[發明專利]基于混沌的光學單通道多彩色圖像加密方法

有效

• 申請號: 202010117218.0
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111756949B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 唐晨;申玉馨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04N1/44
• 分類號: H04N1/44;H04N1/56;H04L9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種基于混沌的光學單通道多彩色圖像加密方法，其特征是，步驟如下：

(1)單層色青-品紅-黃-黑CMYK圖像的加密：

步驟1：將QR編碼軟件編碼得到的待加密CMYK顏色空間彩色快速響應編碼QR碼圖像f，分解為色青f_c、品紅f_m、黃f_y、黑f_k四個顏色通道；然后通過逆離散小波變換IDWT將四個通道融合得到一個灰度的待加密圖像f_cmyk；

f_cmyk＝IDWT(f_c，f_m，f_y，f_k) (1)

步驟2：通過Standard混沌映射產生混沌隨機相位板CRPM，然后待加密圖像f_cmyk經CRPM調制，得到調制后的圖像f_cmyk′；

f_cmyk′＝f_cmyk·CRPM (3)

其中函數代表由Standard映射生成的混沌隨機相位；

步驟3：調制后的圖像f_cmyk′首先經過線性正則變換LCT，然后進行取相位操作和取振幅操作得到私鑰P₁′和初步加密結果E_cmyk′；

E_cmyk′＝PT[LCT_a,b,d(f_cmyk′)] (4)

P₁′＝AT[LCT_a,b,d(f_cmyk′)] (5)

其中LCT_a,b,d(·)代表線性正則變換，a，b和d為LCT的三個參數，PT[·]和AT[·]分別代表取相位操作和取振幅操作；

步驟4：為了進一步提高加密系統的安全性，初步加密結果E_cmyk′和私鑰P₁′被進一步Arnold置亂;

E_cmyk＝Arnold(E_cmyk’ , a_a，b_a，n) (6)

P₁＝Arnold(P₁’ , a_a，b_a，n) (7)

其中Arnold(·)代表阿諾德置亂，a_a和b_a為置亂參數，n代表了置亂次數，最終得到的置亂結果E_cmyk和P₁分別被看作加密圖像和私鑰；

(2)解密過程：

步驟1：加密結果E_cmyk和加密過程產生的私鑰P₁分別通過逆阿諾德置亂操作進行解碼，得到初步解密結果d_cmyk和dP_1;

d_cmyk＝inArnold(E_cmyk,a_a,b_a,n) (8)

dP₁＝inArnold(P₁,a_a，b_a，n) (9)

其中inArnold(·)代表逆阿諾德置亂過程，

步驟2：初始解密結果d_cmyk和私鑰dP₁相乘，然后進行逆線性正則變換;

d_cmyk′＝LCT_-a，-b，-d(d_cmyk·dP₁) (10)

步驟3：經過逆線性正則變換得到的結果d_cmyk′和CRPM的共軛相乘，得到一個解密結果D_cmyk′；

D_cmyk′＝d_cmyk′·CRPM^-1 (11)

步驟4：最后，對得到的解密結果D_cmyk′進行小波變換DWT，分解得到的四部分分別為色青部分D_c，品紅部分D_m，黃部分D_y，黑部分D_k；

[D_c,D_m，D_y，D_k]＝DWT(D_cmyk′) (12)

將D_c，D_m，D_y，D_k合成一幅CMYK顏色空間的彩色QR碼D_q，最終得到解密的彩色圖像F_cmyk。

2.如權利要求1所述的基于混沌的光學單通道多彩色圖像加密方法，其特征是，以加密過程中得到的P₁作為私鑰，以K，x₁，y₁，a，b，d，a_a，b_a，n為輔助密鑰，其中K為Standard混沌系統中的控制參數，x₁和y₁為初值，分別設置為K＝64，x₁＝0.2，y₁＝0.3。