[發(fā)明專利]Gyrator變換和耦合混沌光學(xué)圖像加密方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610872982.2
• 申請(qǐng)日: 2016-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN106651736A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐晨;蘇永鋼;李碧原;谷帆;程佳佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T1/00
• 分類號(hào): G06T1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 劉國(guó)威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像信息安全和光信息處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Gyrator變換和耦合Logistic混沌的光學(xué)圖像加密方法。

背景技術(shù)

數(shù)字圖像作為當(dāng)前最流行的多媒體形式之一，在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、教育等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，如何保護(hù)數(shù)字圖像免遭篡改、非法復(fù)制和傳播具有重要的實(shí)際意義。對(duì)圖像加密技術(shù)的研究已成為當(dāng)前信息安全領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

光學(xué)信息處理技術(shù)以其高處理速度、高并行度、能快速實(shí)現(xiàn)卷積和相關(guān)運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)，在圖像加密研究領(lǐng)域引起了人們的極大興趣(見文獻(xiàn)[1])。在光學(xué)圖像加密技術(shù)中，最具有代表性的是Javidi等提出的雙隨機(jī)相位編碼技術(shù)(見文獻(xiàn)[2])。該技術(shù)開辟了光學(xué)圖像加密研究的新領(lǐng)域，基于該技術(shù)誕生了一大批光學(xué)加密新方法和新技術(shù)(見綜述文獻(xiàn)[3])。此外，作為一種廣義的傅里葉變換，Gyrator變換也可用于光學(xué)圖像加密中(見文獻(xiàn)[4])。

然而，在基于雙隨機(jī)相位編碼的光學(xué)圖像加密方法中，大都存在如下問(wèn)題：

1)密鑰為圖像尺寸的隨機(jī)相位掩膜，因此，密鑰管理和傳輸不便(見文獻(xiàn)[5])；

2)由于隨機(jī)相位掩膜不便更新，因此，加密系統(tǒng)易受選擇明文攻擊和已知明文攻擊(見文獻(xiàn)[6]和[7])。

參考文獻(xiàn)：

[1]O.Matoba,T.Nomura,E.Perez-Cabre,M.Millan,and B.Javidi,Optical techniques forinformation security,Proceedings of IEEE 2009,97:1128-1148

[2]P.Réfrégier and B.Javidi,Optical image encryption based on input planeand Fourier plane random encoding,Opt.Lett.,1995,20:767-769

[3]S.Liu,C.Guo,and J.T.Sheridan,A review of optical image encryption techniques,Optics&Laser Technology,2014,57:327-342

[4]J.Rodrigo,T.Alieva,M.Calvo,Gyrator transform:properties andapplications,Opt.Express,2007,15:2190-2203

[5]S.Yuan,Y.Xin,M.Liu,S.Yao,and X.Sun,An improved method to enhance the security of double random-phaseencoding in the Fresnel domain,Optics&Laser Technology,2012,44:51-56

[6]X.Peng,H.Wei,and P.Zhang,Chosen-plaintext attack on lensless double-randomphase encoding in the Fresnel domain,Opt.Lett.,2006,31:3261-3263

[7]U.Gopinathan,D.S.Monaghan,T.J.Naughton,and J.T.Sheridan,A known-plaintextheuristic attack on the Fourier plane encryption algorithm.Opt.Express,2006,14:3181-3186。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)有效抵抗已知明文攻擊和選擇明文攻擊，且使得密鑰管理和傳輸變得更為方便。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，Gyrator變換和耦合混沌光學(xué)圖像加密方法，步驟如下：

1)耦合Logistic混沌的構(gòu)造：將兩個(gè)一維Logistic混沌映射通過(guò)一個(gè)耦合參數(shù)聯(lián)系在一起；

2)混沌密鑰的生成：起主密鑰作用的兩塊隨機(jī)相位掩模分別由不同混沌參數(shù)控制的耦合Logistic混沌系統(tǒng)生成，混沌系統(tǒng)的初值和控制參數(shù)作為主密鑰；此外，Gyrator變換角度作為加解密過(guò)程中的輔助密鑰；