[發(fā)明專利]基于楊顧混合振幅-相位恢復過程的圖像加密算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910702092.0
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110493204A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設計）人: 隋連升;鄭一瑤;王戰(zhàn)敏;劉本慶
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L9/00;H04N1/56;G06F21/60
• 代理公司: 61214 西安弘理專利事務所
• 代理人: 杜娟<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發(fā)明公開了基于楊顧混合振幅?相位恢復過程的圖像加密算法，首先將彩色圖像分解為三個顏色分量；再采用混沌序列對三個顏色分量分別進行空間上的置亂；最后采用楊顧迭代算法對置亂后的顏色分量加密并生成密文圖像。本發(fā)明基于楊顧混合振幅?相位恢復過程的圖像加密算法，對原始圖像加密后的密文圖像是實值函數(shù)，能夠更方便地進行存儲和傳輸，且加密后的密文圖像對統(tǒng)計分析、暴力攻擊、噪聲攻擊和閉塞攻擊等攻擊方式均具有很高的抵抗性。

技術領域

本發(fā)明屬于虛擬光學信息加密方法技術領域，涉及基于楊顧混合振幅-相位恢復過程的圖像加密算法。

背景技術

基于虛擬光學的圖像加密技術相比于傳統(tǒng)的數(shù)學加密技術的優(yōu)勢在于信息量大、密鑰空間大、魯棒性強。迭代恢復過程是基于虛擬光學的圖像加密技術中的重要實現(xiàn)方法之一，很多非對稱圖像加密算法都是由迭代過程實現(xiàn)的。其中，尤其有代表性的是相位迭代恢復過程和壓縮信號的重構方法。相位迭代恢復算法由于有較好的抵抗串擾噪聲的特性而廣泛應用于圖像加密領域中。目前多采用基于DRPE技術的光學加密算法的密文通常是復函數(shù)，難以記錄；在多數(shù)加密方案中，使用單色光來照射明文圖像，導致解密圖像的彩色信息丟失；因此彩色圖像的加密已成為一個實際應用中的熱點問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供基于楊顧混合振幅-相位恢復過程的圖像加密算法，具有降低加密系統(tǒng)的復雜性、提高算法的安全性、且密文圖像為實值函數(shù)，數(shù)據(jù)的存儲和傳輸更方便的特點。

本發(fā)明所采用的技術方案是，基于楊顧混合振幅-相位恢復過程的圖像加密算法，首先將彩色圖像分解為三個顏色分量；再采用混沌序列對三個顏色分量分別進行空間上的置亂；最后采用楊顧迭代算法對置亂后的顏色分量加密并生成密文圖像。

本發(fā)明的特點還在于：

本發(fā)明基于楊顧混合振幅-相位恢復過程的圖像加密算法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，分解和調(diào)制

選取適宜彩色圖像，將彩色圖像分解為R、G、B三個顏色分量，采用混沌序列將三個顏色分量分別進行混沌置亂；

步驟2，楊顧迭代階段

步驟2.1，假設圖像尺寸為M×N，給定初始值x₁和任意k值，利用混沌映射函數(shù)生成長度為M×N+K的混沌序列X，即X＝{x₁,x₂,...,x_M×N+K},x_i∈(0,1)，混沌映射函數(shù)具體表述如下：

x_n+1＝p·x_n·(1-x_n) (1)，

式(1)中，p表示在區(qū)間[0,4]上的分岔參數(shù)；

從x₀開始算起，舍去混沌序列X中的前k個值，得到混沌序列X'，將混沌序列X'轉換為二維矩陣X”；

步驟2.2，將二維矩陣X”代入公式計算得到混沌隨機相位模板，公式具體表述如下：

P(u,v)＝exp(iπX”') (2)，

式(2)中，P(u,v)表示混沌隨機相位模板，i表示虛數(shù)單位；

步驟2.3，采用楊顧混合振幅-相位迭代分別將置亂后的三個顏色分量對應加密為實值函數(shù)；

步驟2.4，采用單向的二值相位調(diào)制即exp[iπb(u,v)]對三個實值函數(shù)進行調(diào)整，得到加密結果；

步驟3，圖像加密

將加密結果組合為彩色圖像，即為密文圖像。

步驟1中的混沌置亂，具體按照以下步驟實施：