[發(fā)明專利]一種基于壓縮感知的聯(lián)合圖像壓縮/加密方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210361052.2
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102891999A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 吳建華;吳燕;周南潤;張燁
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

1.一種基于壓縮感知的聯(lián)合圖像壓縮/加密方法，其特征是由下列步驟實現(xiàn)的：

（i）字典生成：

采用K-SVD算法生成字典，在K-SVD迭代過程中用到的稀疏分解算法為改進的正交匹配追蹤算法，改進算法的具體過程如下：先將訓練圖像分為m種不同的類型，如衛(wèi)星云圖、高光譜遙感、細胞顯微圖像、人臉、腦部CT或MRI等類型，每個類型選取M幅圖像，一共為mM圖像；

將每一類圖像均分成8×8的子塊，得到約10000m個子塊作為訓練集；

經(jīng)過K-SVD的迭代后，對于每一類的圖像生成了一個大小為64×2000的通用字典?Di，i=1，2，…，m，則最后得到的字典由m個子字典聯(lián)合構(gòu)成：

（ii）稀疏編碼：用步驟（i）生成的字典D對測試圖像進行壓縮：將測試圖像分成n個8×8的小塊，對每一個小塊采用正交匹配追蹤算法進行稀疏分解，得到一列2000×1的稀疏系數(shù)向量，最后將n列稀疏稀疏向量組成一個稀疏矩陣，即為待處理的稀疏矩陣；

（iii）分離稀疏矩陣中非零項的大小和位置，首先用一個相同大小的矩陣記錄非零項的位置，出現(xiàn)非零系數(shù)時則該位置記為1，否則為零，由此得到的二進制矩陣作為稀疏矩陣的索引矩陣；與此同時依次、連續(xù)記錄非零項的數(shù)據(jù)，記為值數(shù)組；

（iv）對索引矩陣進行變長碼編碼：首先對索引矩陣采用zigzag掃描方式讀入二進制數(shù)據(jù)流，接著對二進制數(shù)據(jù)流和值數(shù)組進行變長碼編碼，得到索引矩陣比特流和值數(shù)組比特流；

（v）對兩組經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)流進行混合加密處理：首先由經(jīng)過變長碼編碼的索引矩陣比特流通過SHA-1算法生成多個參數(shù)，再由這些參數(shù)混合初始密鑰生成混沌序列的初始值，以此對值數(shù)組比特流進行混沌置亂，生成第一個置亂比特流，接著用第一個置亂比特流的最后n位混合初始密鑰對索引矩陣比特流做移位貓變換，然后經(jīng)過熵編碼后再結(jié)合初始密鑰進行第二次混沌置亂，生成第二個置亂比特流，最終結(jié)合兩個置亂比特流生成輸出數(shù)據(jù)流，完成加密過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像壓縮/加密方法，其特征是在稀疏編碼過程中，當待壓縮/加密圖像為某一類圖像時，根據(jù)圖像的類型選取字典中的子字典。

3.用權(quán)利要求1所述的圖像壓縮/加密方法壓縮/加密圖像的解密方法，其特征是首先，利用生成的第一個置亂比特流的最后32位作為參數(shù)，與初始密鑰混合對第二個置亂比特流做置亂反變換，然后進行哈夫曼解碼；接著用初始密鑰和參數(shù)對哈夫曼解碼后的比特流經(jīng)行逆向移位貓變換，得到索引矩陣比特流，再由其通過SHA-1算法生成一系列參數(shù)，用來將第一個置亂比特流恢復，再進行哈夫曼解碼得到值數(shù)組；最后由索引矩陣和值數(shù)組恢復出稀疏矩陣，通過字典恢復出原始圖像塊，拼接成原始圖像。