[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

本發明公開了一種基于級聯變換的圖像加密方法及裝置，其中，方法包括：S1：根據混沌序列生成相位掩模；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；S3：根據相位掩模對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；S4：將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；S5：將第一相位與第二相位相乘，并根據相位掩模對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；S6：重復執行S4和S5，直至得到最后一幅彩色圖像的第N幅值和第N相位。該方法具有較高的傳輸效率和安全性。

技術領域

本發明涉及圖像加密技術領域，特別涉及一種基于級聯變換的圖像加密方法及裝置。

背景技術

在信息化、網絡化的社會中，圖像、視頻、語音等多媒體數據被人們廣泛用來進行信息的傳遞和交流。在微信中，人們之間可以便捷的發送、分享圖像、語音等。一方面，這些多媒體數據可能包含個人隱私的信息甚至涉及到企業、國家層面的安全；另一方面，由于這些多媒體數據通過公開的互聯網進行傳輸，而且可以使用編輯軟件可以輕松的對圖像進行篡改。因此，圖像內容保護成為信息安全領域的重要問題。

圖像加密作為一種保護圖像內容的有效技術，自雙隨機相位加密算法被提出以來，引起了國內外學者的廣泛關注。為了提高圖像加密系統的傳輸效率，一些基于相位恢復的圖像加密方法相繼被提出，但是這類方法由于使用迭代計算相位，整個過程比較耗時，而且主要針對灰度圖像。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于級聯變換的圖像加密方法，該方法能夠將多幅彩色圖像同時進行加密和傳輸，具有較高的傳輸效率和安全性，可應用于可視彩色圖像加密領域。

本發明的另一個目的在于提出一種基于級聯變換的圖像加密裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種基于級聯變換的圖像加密方法，，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。

本發明實施例的基于級聯變換的圖像加密方法，使用四元數矩陣表示彩色圖像，實現了不同顏色分量的整理處理，級聯的四元數Gyrator變換避免了迭代過程，具有更高的效率，將前一幅圖像變換后相位與后一幅圖像變換前的相位相乘，具有更高的安全性，采用四元數矩陣表示將彩色圖像編碼為一個整體，從而能夠將多幅彩色圖像同時進行加密和傳輸，具有較高的傳輸效率和安全性，可應用于可視彩色圖像加密領域。

另外，根據本發明上述實施例的基于級聯變換的圖像加密方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述相位掩模的定義為：

其中，μ₁為任意的單位純四元數。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述全四元數矩陣為：

G₁＝h₁+if_1,R+jf_1,G+kf_1,B，