[發明專利]基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法

有效

• 申請號: 201210402991.7
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN103002281A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張紹武;李園園;陳韜
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N21/2343;H04N21/2347
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：設初始密鑰Key為[x_0H、p_0H、x_0L、p_0L、c₀]，然后計算圖像像素值和，其模256結果記為a；同時對原圖像進行4層提升小波變換，得到低頻子帶LL₄，其系數按列掃描轉化為序列L，L和a構成序列W，其余的小波系數按水平、垂直和對角三個方向分為HL、LH和HH三個部分，每個部分保持原有級間相似性；其中：下標H表示高頻，L表示低頻；

步驟2：將序列W和初始密鑰Key作為SHA-1的輸入消息，生成子密鑰x′_0H、p′_0H和c′_0H；以為初始值對高頻部分進行置亂，然后計算HL、LH、HH三個部分能量E₁、E₂和E₃；根據壓縮比確定的總的碼字N，按照i＝1,2,3為三個方向分配碼字N₁、N₂和N₃；根據分配的碼字，對三個方向分別進行SPIHT編碼，將編碼后的數據流記為序列HL′、LH'和HH'；其中：E為高頻部分總能量，N₀為子頻帶LL₄安全編碼所需碼字；

步驟3：以序列HL′、LH'、HH'構成臨時序列R₁，以x′_0H和p′_0H為Tent映射初始值和控制參數，c′_0H為初始密文塊，對臨時序列R₁進行加密，得到密文序列R′₁；再重新分配R′₁到序列HL′、LH'和HH'中，連接HL′、LH'和HH′三個序列構成高頻系數的密文序列R″；

步驟4：將密文序列R′₁及密鑰Key作為SHA-1函數輸入信息，由Logistic映射公式生成子密鑰x′_0L、p′_0L和c′_0L；令μ＝4，以為初始值迭代Logistic模型構造置亂表T_LL，以置亂表T_LL對序列W進行置亂；對置亂后的序列進行Huffman編碼，得到序列W；

步驟5：以x′_0L、p′_0L為Tent映射初值和控制參數，c′_0L為初始密文塊，用Tent映射對W'進行混淆擴散加密，得到加密序列W″，得到由序列W″及R″組成密文圖像，完成壓縮加密。

2.根據權利要求1所述基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法，其特征在于：所述步驟3中以序列HL′、LH'、HH'構成臨時序列R₁時，選擇提取序列HL′、LH′、HH'中的部分數據構成臨時序列R₁。

3.根據權利要求1所述基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法，其特征在于：解密過程是加密算法的逆運算：首先，分別提取序列HL″、LH″、HH″和密鑰作為SHA-1輸入信息，生成子密鑰x′_0L、p′_0L、c′_0L，解密低頻部分；然后將低頻部分及密鑰作為SHA-1輸入信息，生成子密鑰x′_0H、p_0H、c′_0H，解密高頻部分；重新排列小波系數后進行逆小波變換得到重構圖像。

4.根據權利要求2所述基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法，其特征在于：當步驟3選擇提取序列HL′、LH'、HH′中的部分數據構成臨時序列R₁時，解密過程是加密算法的逆運算：首先，分別提取序列HL″、LH″、HH″的部分數據和密鑰作為SHA-1輸入信息，生成子密鑰x′_0L、p′_0L、c′_0L，解密低頻部分；然后將低頻部分及密鑰作為SHA-1輸入信息，生成子密鑰x′_0H、p′_0H、c′_0H，解密高頻部分；重新排列小波系數后進行逆小波變換得到重構圖像。