[發明專利]基于生物特征密鑰的多圖像加密和認證方法

在審

• 申請號: 201811320590.0
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109492414A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 閆愛民;陸晨旭
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F21/32
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

本發明一種基于生物特征密鑰的多圖像加密和認證方法，涉及多圖像光學加密技術領域。其特點在于，包括步驟A生物特征密鑰庫建立；B多圖像多級Gyator變換聯合加密；C生物特征密鑰提取身份認證；D多圖像多級Gyator逆變換聯合解密。主要技術貢獻：用人體生物特征圖像產生具有獨特性質的生物特征密鑰進行加密。在Gyrator變換域對多圖像進行非對稱加密，克服了對稱加密系統的線性性質，安全性大大提高。在獲取生物特征密鑰的過程中，用戶身份驗證系統，提高了整個加密解密系統的安全性。它具有適用范圍廣，結構簡單，攜帶方便，安全性好等的優勢，為解決互聯網信息安全，特別在光學圖像信息傳遞的安全性方面提供了新的技術手段。

技術領域

本發明涉及多圖像光學加密技術領域，具體指一種基于生物特征密鑰的多圖像加密和認證方法。

背景技術

隨著信息時代的到來，海量信息的處理和傳輸是人們面臨的難題，尤其是某些秘密信息的傳輸存在安全隱患。因此，需要一種安全、高效的信息加密技術來解決上述問題。光學圖像加密技術由于其具有并行、高速、低成本和多自由度等特點，可進行多維度編碼和信息加密，成為近年來信息安全領域的研究熱點。

近年來，國內外學者先后提出了一些多圖像的光學加密方法。Situ和Zhang提出了采用波長復用技術的多圖像加密技術，但由于波長敏感性強導致解密圖像存在交叉噪聲，解密圖像質量不高。Narendra等人提出了并聯多組不同的二次相位加密系統實現多幅圖像的加密，但每幅圖像的加密過程屬于線性運算，抵御各種攻擊的能力不強。Wang等人通過結合級聯相位編碼和改進的Gerchberg-Saxton算法，在Gyrator域提出了一種多幅圖像的加密和認證方案。Pan等人將相位恢復和像素行、列循環移動置亂技術結合，提出了一種基于復振幅場信息復用和RSA算法的非對稱多幅圖像認證方法，提高了加密信息的安全性等。

發明內容

本發明的目的是針對現有信息加密技術中存在的缺陷和不足，提出一種基于生物特征密鑰的多圖像加密和認證方法，即結合多級Gyrator變換和非對稱加密技術，將多幅圖像用多級不同的生物特征密鑰進行分級加密，獲得包含了所有待加密圖像的信息，同時生物特征密鑰的提取需要分級授權和身份認證的單幅密文。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種基于生物特征密鑰的多圖像加密和認證方法，包括步驟：生物特征密鑰庫建立，多圖像多級Gyator變換聯合加密，生物特征密鑰提取身份認證，多圖像多級Gyator逆變換聯合解密四個部分，其包括下列詳細步驟：

步驟1：生物特征密鑰庫建立

用圖像采集器采集用戶的生物特征原始圖像，如指紋圖像或人臉圖像，特征圖像的數量大于加密系統所需的生物特征密鑰的數量，輸入到圖像處理器后，對采集到的生物特征圖像進行平滑、濾波和蓋伯增強，保存在生物特征圖像庫中；在生物特征圖像庫中選取用于加密生物特征圖像和隨機相位函數相乘后，經過傅里葉變換，得到傅里葉譜，取傅里葉譜的實部作為生物特征密鑰；重復前一步驟，從生物特征圖像庫中選取更多的生物特征圖像，獲得更多的生物特征密鑰，建立生物特征密鑰庫。

步驟2：多圖像多級Gyator變換聯合加密

第一待加密圖像和第一隨機相位板相乘，經過Gyrator變換后得到第一圖像Gyrator變換譜，分別取其實部和虛部，虛部部分作為第一圖像解密私鑰，實部部分和第一生物特征密鑰相加后形成第一復合加密密鑰，作為第一復函數的虛部；

第二待加密圖像和第二隨機相位板相乘，經過Gyrator變換得到第二圖像Gyrator變換譜，分別取其實部和虛部，虛部部分作為第二圖像解密私鑰，實部部分作為第一復函數的實部；構造出第一復函數后，經過第一Gyrator變換，得到第一Gyrator變換譜，分別取其實部和虛部，虛部部分作為第一解密私鑰，實部部分和第二生物特征密鑰相加形成第二復合加密密鑰，作為第二復函數的虛部；