[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201210402991.7
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN103002281A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張紹武;李園園;陳韜
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N21/2343;H04N21/2347
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像壓縮加密方法，具體涉及一種基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法，是針對圖像分層數(shù)集劃分編碼安全性問題的一種壓縮加密算法，適用于壓縮比較高場合。?

背景技術(shù)

隨著多媒體內(nèi)容更加豐富以及在公共網(wǎng)絡(luò)中安全傳輸?shù)男枨蟛粩嘣黾?，?shù)字圖像壓縮和加密技術(shù)日益受到人們的關(guān)注。在圖像壓縮領(lǐng)域，人們突破傳統(tǒng)信源編碼理論，充利用人的視覺、圖像信源等特性，不斷提高圖像壓縮性能。然而，這些算法在取得較好壓縮效果的同時，卻忽略考慮圖像信息安全。而在圖像加密領(lǐng)域，混沌系統(tǒng)因其具有對初值敏感、可完全重現(xiàn)及類隨機等特性，特別適合圖像通信和圖像加密。近幾年，基于混沌序列的圖像加密算法不斷提出，但這些算法大部分集中在對圖像像素進行置亂和擴散，沒有壓縮能力。?

針對這一問題，圖像壓縮和加密相結(jié)合的方法得到了越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)有算法中，將基于小波變換的壓縮算法與加密算法相結(jié)合，在保障圖像加密安全性的同時減少了加密數(shù)據(jù)量，但這種方法對明文圖像不敏感。采用SHA-1可增加算法對明文的敏感性，基于DCT的圖像壓縮加密算法具有較好的掩密效果，但由于該方法采用基于塊DCT變換，在壓縮比較高情況下會出現(xiàn)明顯方塊效應(yīng)。?

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題?

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于小波變換和SHA-1的圖像壓縮加密方法，針對現(xiàn)有壓縮加密方法在較高壓縮比下出現(xiàn)的不足，提高圖像壓縮加密質(zhì)量。?

技術(shù)方案?

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(shè)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(jié)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(shù)按列掃描轉(zhuǎn)化為序列L，L和a構(gòu)成序列W，其余的小波系數(shù)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(biāo)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(jù)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(jù)分配的碼字，對三個方向分別進行SPIHT編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)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(gòu)成臨時序列R₁，以x′_0H和p′_0H為Tent映射初始值和控制參數(shù)，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(gòu)成高頻系數(shù)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(shù)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(gòu)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(shù)，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。?

所述步驟3中以序列HL′、LH'、HH'構(gòu)成臨時序列R₁時，選擇提取序列HL′、LH′、HH'中的部分數(shù)據(jù)構(gòu)成臨時序列R₁。?