[發明專利]圖像加密方法及裝置

有效

• 申請號: 201710995903.1
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107770405B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 李麗香;劉莉菲;彭海朋;楊義先
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N1/44;H04N19/60;H04N19/63;H04L9/00;H04L9/06
• 代理公司: 11205 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊貝貝;劉芳

1.一種圖像加密方法，其特征在于，包括：

獲取明文圖像的哈希函數值，根據所述哈希函數值獲取所述明文圖像對應的第一密鑰；

對所述明文圖像進行稀疏變換處理，得到所述明文圖像對應的離散矩陣；

通過所述第一密鑰對所述離散矩陣進行置亂處理，得到置亂后的中間矩陣，所述中間矩陣對應置亂后的明文圖像；

通過半張量壓縮感知測量所述中間矩陣，輸出第一加密矩陣，所述第一加密矩陣對應壓縮加密后的明文圖像；

其中，所述通過半張量壓縮感知測量所述中間矩陣，輸出第一加密矩陣，包括：

預先設置半張量測量模型中的參數α、參數β、測量矩陣φ₁、輔助矩陣φ₂；x為輸入信號，y觀測信號；其中，測量矩陣φ₁由混沌序列生成，為半張量積運算符號；

將所述中間矩陣作為所述半張量測量模型的輸入信號，所述半張量測量模型輸出的觀測信號構成第一加密矩陣；

其中，傳統矩陣乘法中，當矩陣A的列數C(A)與矩陣B的行數R(B)相等，則矩陣A和矩陣B可乘；所述半張量測量模型對應的矩陣半張量積包括將傳統矩陣乘法推廣到階數不相等，即C(A)≠R(B)；

其中，在通過半張量壓縮感知測量所述中間矩陣，輸出第一加密矩陣之后，還包括：

通過logistic混沌序列置亂所述第一加密矩陣，得到第二加密矩陣，所述第二加密矩陣對應最終的密文圖像；

所述通過logistic混沌置亂所述第一加密矩陣，得到第二加密矩陣，包括：

通過設置logistic混沌序列的混沌初值生成相應的logistic混沌序列，設置針對所述logistic混沌序列的采樣初始位置為s，采樣間隔為u，將采樣得到的序列按照數值的大小進行升序排列，并通過序列n記錄采樣得到的升序序列中對應數值在所述logistic混沌序列的位置，按n序列置亂所述第一加密矩陣，得到第二加密矩陣，所述第二加密矩陣對應最終的密文圖像；其中，所述混沌初值還作為第二密鑰，所述第二密鑰與第二加密矩陣、第一密鑰被一起發送給接收端。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取明文圖像的哈希函數值，根據所述哈希函數值獲取所述明文圖像對應的第一密鑰，包括：

通過SHA-256哈希函數處理所述明文圖像，輸出長度為256比特的輸出數值，將所述256比特的輸出數值按照預設的位數k劃分成256/k個數值，將所述256/k個數值劃分成3組；

將預設的3個初值分別添加至對應的組中，按照預設規則對每組中的數值進行異或處理，得到3個數值，將所述3個數值作為第一密鑰。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述明文圖像進行稀疏變換處理，得到所述明文圖像對應的離散矩陣，包括：

對所述明文圖像進行離散小波變換或者離散傅里葉變換，得到所述明文圖像對應的離散矩陣。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過所述第一密鑰對所述離散矩陣進行置亂處理，包括：

采用Arnold變換置亂所述離散矩陣，Arnold變換是指：將離散矩陣中的數值進行重新排列；其中，所述第一密鑰中的3個數值依次作為所述Arnold變換的置亂輪數、Arnold變換的置亂公式中的系數a、系數b。

5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述半張量測量模型包括測量矩陣φ₁和輔助矩陣φ₂；其中，半張量運算為其中表示半張量積運算，A∈R^m×n，x∈R^p，y∈R^mp/n，p＝lcm(n,p)，A為m行n列的測量矩陣，x為p維稀疏信號，y為mp/n維觀測信號。