[發明專利]基于QR碼的大信息量圖像的壓縮感知關聯成像加密方法

有效

• 申請號: 201711121429.6
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107947919B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張雷洪;占文杰;曾茜;齊夢瑤;田苗
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L29/06;H04N19/119;H04N19/463;H04N19/91
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發明涉及一種基于QR碼的大信息量圖像的壓縮感知關聯成像加密方法，計算原圖像的信息熵，通過判斷信息熵是否大于4bit/像素來判斷是否需要進行QR編碼和QR碼壓縮；關聯加密：將信息熵低的原圖像或壓縮后QR碼圖像與密鑰進行關聯成像獲取密文；在信息傳輸過程中，傳輸方和接收方共享所述密鑰，雙方之間傳輸所述密文；解密時將密鑰與密文進行壓縮感知計算，重建出明文信息，對重構出的QR碼圖像進行QR解碼，得到無失真圖像。利用圖像的信息熵計算進行篩選，避免了QR編碼作用于低信息熵圖像；對信息熵高的圖像進行QR編碼及壓縮，縮短了重構時間，又保證原圖像信息在壓縮過程中不被破壞，并能在最終解碼與原圖像相同的無失真圖像。

技術領域

本發明涉及一種圖像加密技術，特別涉及一種基于QR碼的大信息量圖像的壓縮感知關聯成像加密方法。

背景技術

關聯成像技術可以適用于任意光源，例如熒光燈、激光甚至太陽光。這一技術能避免大霧、雨雪天氣的環境干擾，從而獲得較為清晰的圖像。但因關聯成像的特性，其成像速度慢，成像大小受到極大的限制。利用基于壓縮感知的關聯成像算法對關聯成像系統的實驗數據進行數據處理，可以極大程度的減少系統成像探測次數，解決了關聯成像實驗研究中的困難，但這一技術并不能很好解決信息量較大的圖像關聯成像中的困難。對于信息量大的待成像對象，壓縮感知關聯成像依然存在著成像速度慢，數據處理開銷大等問題。

QR碼是快速識別矩陣碼的簡稱，屬于矩陣式二維條形碼。QR碼有著非常高的識讀速度，很高的信息容量和壓縮性，最關鍵的是QR碼具有很強的錯誤容限。

發明內容

本發明是針對信息量較大的圖像關聯成像中的困難問題，提出了一種基于QR碼的大信息量圖像的壓縮感知關聯成像加密方法,可以實現信息量較大圖像的關聯成像。

本發明的技術方案為：一種基于QR碼的大信息量圖像的壓縮感知關聯成像加密方法，具體包括如下步驟：

1)分類：計算原圖像的信息熵，判斷信息熵是否大于4bit/像素，如圖像信息超過4bit/像素則進入步驟2)，如圖像信息未超過4bit/像素，則進入步驟4)；

2)QR編碼：對圖像進行QR編碼，形成一個QR碼；

3)壓縮：將形成的QR碼壓縮成像素大小為50×50的小QR碼圖像；

4)關聯加密：將步驟1)未壓縮的圖像或步驟3)壓縮的圖像作為關聯成像的明文進行加密傳輸，將密鑰與所述明文進行關聯成像獲取一系列加密后的信息，密鑰為一系列隨機調制信號，加密后的信息即密文；

5)傳輸：在信息傳輸過程中，傳輸方和接收方共享所述密鑰，雙方之間傳輸所述密文；

6)解密：解密時將密鑰與密文進行壓縮感知計算，重建出明文信息，如是未壓縮圖像進行關聯成像加密的，重建出明文信息為重構后原圖像，如為壓縮圖像進行關聯成像加密的，得到的明文信息為重構的QR碼圖像，解密后進入步驟7)；7)QR解碼：對重構出的QR碼圖像進行QR解碼，得到與原圖像相同的無失真圖像。

所述步驟1)中圖像的信息熵的計算公式如下：

其中p_ij＝f(i,j)/N²

i表示像素的灰度值，0≤i≤255，j表示鄰域灰度均值，0≤j≤255。

所述步驟4)關聯加密的具體計算如下：

將隨機調制的信號I_r(x,y)作為密鑰，與待加密的明文T(x,y)相乘，獲得密文B_r，密文由下式獲取，

B_r＝∫T(x,y)I_r(x,y)dxdy (3)