[發明專利]一種基于Kirkman女生問題解決方案的圖像置亂方法

有效

• 申請號: 201210345284.9
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102915520A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 范鐵生;張忠清;陳廷偉;王濤
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

技術領域

本發明涉及一種基于世界著名的Kirkman女生問題解決方案的圖像置亂方法，是一種信息隱藏預處理方法和圖像加密手段，屬于數字圖像處理領域。

背景技術

隨著多媒體技術和互聯網的迅速發展，數據量龐大而且難以存儲和傳輸的圖像越來越頻繁的出現在計算機屏幕上，圖像信息在網絡存儲和傳輸過程中很容易被非法截取，從而導致比較嚴重的后果和損失，因此信息的安全性和有效性越來越成為人們關注的焦點，對數字圖像進行可靠的加密處理進而顯得尤為必要。而數字圖像置亂技術是一種有效的信息隱藏預處理方法和圖像加密手段。圖像置亂是一種重要的圖像加密方法，其主要目的是將給定的圖像進行擾亂，從而使得人們無法通過人類視覺系統和計算機系統來發現原始圖像表達的真正含義。目前空域圖像置亂方法有兩類：一類是基于位置變換的圖像置亂方法：利用相應方法在保證像素總個數不變的基礎上將一幅圖像各像素的次序打亂。典型的像素位置置亂方法有基于正交拉丁方、原根、幻方、Hilbert曲線以及仿射變換等；另一類是基于像素灰度值變換的圖像置亂方法：利用置亂方法改變像素值。

另外，已經存在的置亂技術頗多，但其中基于像素灰度值變換的圖像置亂方法相對來說還是比較少的，因此研究一種好的基于像素灰度值變換的圖像置亂方法目前具有較大的挑戰性。

并且已存在的基于排序的置亂方法大都是基于像素位置進行圖像置亂，這種基于排序的只改變像素位置的置亂方法其安全性不具有很好的保證；而本發明提出的一種Kirkman女生問題的圖像置亂方法是基于像素灰度值的排序置亂，置亂效果好，安全性高，通用性強。因此，研究一種基于排序的改變像素灰度值的置亂方法有較大的意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于Kirkman女生問題解決方案的圖像置亂方法，其置亂方法簡單，安全性好，置亂度高，通用性強，并且能抵抗一定的攻擊，可以很好的用于信息隱藏的預處理和圖像加密，而且可以滿足數字圖像加密和隱藏的魯棒性要求。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：一種基于Kirkman女生問題解決方案的圖像置亂方法，其特征在于：設原始圖像為Image；迭代次數為cycle；

Kirkman女生問題解決方案中涉及的四個密鑰為i、a、b和u，其中u取1到7中的一個數，代表采用Kirkman女生問題解決方案中七個通式中的一個通式，i取1到15中的一個數，a和b取1到15中的一個數，而且i和a、b的取法有規則：i=1時，a=14，b=15；i=2時，a=15，b=1；i=3時，a=1，b=2；……；i遞增的同時，a和b依次往后移動；當確定一組i、a、b、u的取值，即產生一組解決方案；輸入的原始圖像為Image，大小為M×N像素；輸出的置亂圖像為FIG；

圖像的正置亂過程如下：

1)??得到輸入的原始圖像Image大小為M×N，迭代次數為cycle，確定Kirkman女生問題解決方案中四個密鑰的一組取值得到一組解決方案A；

2)??將原始圖像Image轉換為八位的二進制序列image，并進行轉置為image2，得到image2，大小為m×n，再將其轉成一維序列image1；

3)??將解決方案A存儲到INDEX中，并進行取余處理：INDEX中值大于15的用15去除，并取其余數,?其余不變，得到的結果保存至index中；

4)??定義迭代變量為F，所述的F取值范圍為1~cycle，即從1次迭代開始，到cycle次迭代結束：對一維二進制序列image1進行分組，每組15個；然后按照解決方案A對每組進行重新排序，排序后的結果存儲至fig中；若最后一組序列不足15個，則將其原封不動的放在前邊排好序的fig后邊的位置；最后對排序后的序列fig進行左移F位處理，并將結果賦給image1；

5)??若迭代變量F不等于cycle，轉至步驟4）進行下一次迭代；直到迭代變量F為cycle，則迭代結束；

6)??將排序后的一維二進制序列fig轉換成二維大小m×n；然后對其轉置存儲至Fig，將二進制矩陣Fig轉換成十進制得到一維數組（二進制轉換成十進制用到Matlab函數bin2dec，其轉換是將二進制的二維矩陣轉換為十進制的一維數組）存儲至fg，再將fg轉換成原始二維圖像大小M×N，并將其存儲至FIG，從而得到置亂后的圖像FIG(灰度圖像（即M×N像素）在程序中的顯示就是一個二維數組或矩陣（即M行N列），也就是說，一個二維數組就可以輸出一幅圖像)；至此，正置亂過程結束；