[發(fā)明專利]一種隨機(jī)尺寸分割結(jié)構(gòu)化相位板的圖像加密與解密方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810912437.0
• 申請日: 2018-08-11
• 公開（公告）號: CN109190392B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫文卿;王軍;陳寶華;范君柳;唐云海;吳泉英
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種隨機(jī)尺寸分割結(jié)構(gòu)化相位板的圖像加密與解密方法，其特征在于：包括如下步驟：

加密過程如下：

1)待加密的圖像為I1(x,y)，將其放置在輸入面上，根據(jù)灰度圖像的特點(diǎn)，將其看作是一個(gè)振幅函數(shù)； 圖像的像素尺寸為M*N， 將最大的分割層數(shù)設(shè)定為整數(shù)K，參數(shù)K最小值為1，最大值為lg(M)和lg(N)中的較小者，首次分割層數(shù)設(shè)定為1；

2)產(chǎn)生一個(gè)0-1之間隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)R_k，作為該層分割的閾值，下標(biāo)k表示當(dāng)前的分割層數(shù)；

3)再產(chǎn)生一個(gè)0-1之間隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)r，作為比較值，將R_k和r進(jìn)行比較：①r≤R_k，則將這塊相位板的區(qū)域進(jìn)行分割；②rRk，則不進(jìn)行分割；具體的分割方式是，如果該區(qū)域的像素尺寸為m*n，則將其分割為2*2的四塊，如果m或n為偶數(shù)，則子塊的尺寸為m/2或n/2；如果m或n為奇數(shù)，則子塊的尺寸分別為[(m+1)/2和(m-1)/2]或[(n+1)/2和(n-1)/2]；

4)重復(fù)步驟3)，將該層所有的區(qū)域進(jìn)行判斷；

5)令k＝k+1，如果kK，則繼續(xù)進(jìn)行下一層的分割操作，回到步驟2，重新隨機(jī)產(chǎn)生R_k；如果k≥R_k，則退出分割操作，進(jìn)行下一步填充操；

6)對已分割相位板的子區(qū)域，逐一進(jìn)行函數(shù)填充， 使用渦旋相位加二次相位分布的函數(shù)進(jìn)行填充，該函數(shù)的表達(dá)式為，

T_SLPM＝exp[j*k*(d1*theta+d2*x^2+d3*y^2)]， (1)

其中，k為波數(shù)，這里取2π；d1，d2和d3均為隨機(jī)參數(shù)；theta，x和y是以該相位區(qū)域中心為原點(diǎn)的局部坐標(biāo)，theta＝arctan(y/x)；T_SLPM是一個(gè)純相位函數(shù)；

7)填充完畢后我們就得到了加密所需的第一塊相位板，命名為Key1，重復(fù)步驟2)-6)，再填充一塊相位模板，將其命名為Key2，將Key1放在輸入面上，將Key2放在傅立葉頻譜面上；

8)按照下列公式計(jì)算，就可以得到輸出的密文信息，

E1＝FFT[FFT(I1*Key1)*Key2]， (2)

其中，F(xiàn)FT[-]表示二維快速傅立葉變換，E1為輸出的密文信息；

9)將加密圖像E1和密鑰Key2通過保密信道傳輸?shù)綀D像接收者一端；

解密過程：

1)由Key2得到共軛函數(shù)分布Key3；

2)根據(jù)下式計(jì)算出解密圖像，

I2＝Abs[FFT(E1*Key3)]， (3)

其中，Abs[-]表示取復(fù)數(shù)的振幅部分，I2為恢復(fù)出的明文信息。