[發(fā)明專利]基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910542186.6
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110414247B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵珠宏;尚媛園;丁輝;趙曉旭;劉鐵;張永祥;蘇佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F21/60
• 分類號(hào): G06F21/60;G06T9/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤(rùn)

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法及裝置，其中，方法包括：S1：將圖像編碼為第一四元數(shù)矩陣；S2：對(duì)第一四元數(shù)矩陣進(jìn)行調(diào)制四元數(shù)Gyrator變換；S3：提取第一至第四分量，并將第一和第二分量組合成第一復(fù)數(shù)矩陣，將第三和第四分量組合成第二復(fù)數(shù)矩陣；S4：對(duì)第二復(fù)數(shù)矩陣等模分解得到第一矩陣和第二矩陣；S5：將第一復(fù)數(shù)矩陣和第二矩陣編碼為第二四元數(shù)矩陣，并重復(fù)執(zhí)行S2至S4得到第三復(fù)數(shù)矩陣和第三矩陣；S6：將第三復(fù)數(shù)矩陣和第三矩陣編碼為第四復(fù)數(shù)矩陣；S7：通過(guò)對(duì)第四復(fù)數(shù)矩陣進(jìn)行截?cái)嗑幋a得到密文。該方法可以大幅提升待傳輸圖像的容量，同時(shí)具有較高的安全性，可應(yīng)用于圖像信息的安全保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法及裝置。

背景技術(shù)

圖像因其具有良好的直觀性、形象性等特點(diǎn)，已成為人們進(jìn)行溝通交流的重要介質(zhì)。隨著網(wǎng)絡(luò)通信和多媒體技術(shù)的快速發(fā)展和不斷應(yīng)用，在開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)中每天都會(huì)有大量的圖像進(jìn)行傳輸、分享和使用。然而，這些圖像信息容易受到攻擊，造成信息的泄露或者被篡改。為了保護(hù)圖像信息的安全，研究人員提出了圖像加密技術(shù)。

當(dāng)前，隨著和信息傳輸能力的不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)的單幅圖像加密已經(jīng)難以滿足快速增長(zhǎng)的大數(shù)據(jù)需求。因此，多圖像加密算法相繼被提出，比如基于相位恢復(fù)的多圖像加密算法、基于壓縮感知的多圖像加密算法等。已有的多圖像加密方法雖然實(shí)現(xiàn)了大容量的圖像加密傳輸，但同時(shí)也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法，該方法可以大幅提升待傳輸圖像的容量，同時(shí)具有較高的安全性，可應(yīng)用于圖像信息的安全保護(hù)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法，包括以下步驟：步驟S1：將圖像編碼為第一四元數(shù)矩陣；步驟S2：對(duì)所述第一四元數(shù)矩陣進(jìn)行調(diào)制四元數(shù)Gyrator變換；步驟S3：提取經(jīng)過(guò)調(diào)制變換后的第一四元數(shù)矩陣的第一至第四分量，并將第一分量和第二分量組合成第一復(fù)數(shù)矩陣，將第三分量和第四分量組合成第二復(fù)數(shù)矩陣；步驟S4：對(duì)所述第二復(fù)數(shù)矩陣等模分解得到第一矩陣和第二矩陣；步驟S5：將所述第一復(fù)數(shù)矩陣和所述第二矩陣編碼為第二四元數(shù)矩陣，并重復(fù)執(zhí)行步驟S2至S4得到第三復(fù)數(shù)矩陣和第三矩陣；步驟S6：將所述第三復(fù)數(shù)矩陣和所述第三矩陣編碼為第四復(fù)數(shù)矩陣；步驟S7：通過(guò)對(duì)所述第四復(fù)數(shù)矩陣進(jìn)行截?cái)嗑幋a得到密文。

本發(fā)明實(shí)施例的基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法，使用四元數(shù)矩陣對(duì)多個(gè)通道圖像進(jìn)行編碼，具有較高的傳輸效率；級(jí)聯(lián)的四元數(shù)Gyrator變換和等模分解，避免了迭代過(guò)程，具有較低的復(fù)雜度；通過(guò)四元數(shù)矩陣的分解和重組，具有更高的安全性，采用四元數(shù)矩陣表示將多通道圖像編碼為一個(gè)整體進(jìn)行處理，從而可以大幅提升待傳輸圖像的容量，同時(shí)具有較高的安全性，可應(yīng)用于圖像信息的安全保護(hù)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于級(jí)聯(lián)等模分解的圖像加密方法還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述四元數(shù)Gyrator變換計(jì)算公式為：

其中，(u,v)表示頻域坐標(biāo)，(x,y)表示空間域坐標(biāo)，α為旋轉(zhuǎn)角度，μ為任意的單位純四元數(shù)。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一復(fù)數(shù)矩陣和所述第二復(fù)數(shù)矩陣計(jì)算公式為：

其中，運(yùn)算符S(·)、X(·)、Y(·)和Z(·)表示第一分量、第二分量、第三分量和第四個(gè)分量。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一矩陣和第二矩陣的計(jì)算公式為：