[發明專利]基于級聯變換的圖像加密方法及裝置

有效

• 申請號: 201910542531.6
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110418028B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 邵珠宏;尚媛園;丁輝;趙曉旭;劉鐵
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;G06F21/60
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種基于級聯變換的圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：根據混沌序列生成相位掩模；

步驟S2：隨機生成一實整數矩陣，并與第一幅彩色圖像編碼，生成全四元數矩陣；

步驟S3：根據所述相位掩模對所述全四元數矩陣進行調制、四元數Gyrator變換，得到第一幅值和第一相位；

步驟S4：將所述第一幅值與第二幅彩色圖像編碼，生成四元數矩陣，并進行幅值截斷，得到第二幅值和第二相位；

步驟S5：將所述第一相位與所述第二相位相乘，并根據所述相位掩模對所述四元數矩陣進行調制、四元數Gyrator變換，得到第三幅值和第三相位；

步驟S6：重復執行所述步驟S4和所述步驟S5，直至得到最后一幅彩色圖像的第N幅值和第N相位，其中，所述N為正整數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述相位掩模的定義為：

其中，μ₁為任意的單位純四元數，Z為N×M的矩陣。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述全四元數矩陣為：

G₁＝h₁+if_1,R+jf_1,G+kf_1,B，

其中，h₁為實整數矩陣，f_1,R、f_1,G和f_1,B表示第一幅彩色圖像的紅、綠、藍顏色分量。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，幅值與相位的計算公式為：

h₂＝PT[Q₁]，

p₁＝AT[Q₁]，

其中，表示旋轉角度為α的四元數Gyrator變換，Q₁表示四元數Gyrator變換的結果，h₂為密文，p₁為密鑰，PT[·]、AT[·]分別表示取幅值和相位。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，四元數Gyrator變換的計算公式為：

其中，(u,v)表示頻域坐標，μ為任意的單位純四元數，fq(x,y)表示待加密的彩色圖像，(x,y)表示空間域坐標。

6.一種基于級聯變換的圖像加密裝置，其特征在于，包括：

第一生成模塊，用于根據混沌序列生成相位掩模；

第二生成模塊，用于隨機生成一實整數矩陣，并與第一幅彩色圖像編碼，生成全四元數矩陣；

第一調制變換模塊，用于根據所述相位掩模對所述全四元數矩陣進行調制、四元數Gyrator變換，得到第一幅值和第一相位；

編碼模塊，用于將所述第一幅值與第二幅彩色圖像編碼，生成四元數矩陣，并進行幅值截斷，得到第二幅值和第二相位；

第二調制變換模塊，將所述第一相位與所述第二相位相乘，并根據所述相位掩模對所述四元數矩陣進行調制、四元數Gyrator變換，得到第三幅值和第三相位；

處理模塊，用于重復執行所述編碼模塊和所述第二調制變換模塊，直至得到最后一幅彩色圖像的第N幅值和第N相位，其中，所述N為正整數。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述相位掩模的定義為：

其中，μ₁為任意的單位純四元數，Z為N×M的矩陣。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述全四元數矩陣為：

G₁＝h₁+if_1,R+jf_1,G+kf_1,B，

其中，h₁為實整數矩陣，f_1,R、f_1,G和f_1,B表示第一幅彩色圖像的紅、綠、藍顏色分量。