[發明專利]基于混沌源的圖像壓縮感知加密、解密方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202010437289.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111800251B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 李麗香;陳怡馨;彭海朋
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L29/06;H04L9/08
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 項京;高鶯然

本發明實施例提供了一種基于混沌源的圖像壓縮感知加密、解密方法、裝置及系統，獲取待傳輸圖像以及隨機生成的混沌種子包；對待傳輸圖像進行預設填充、分塊和重新排列處理，得到重組圖像；基于第一混沌種子，生成測量矩陣，并采用測量矩陣分別與每個列分量進行半張量運算，得到第一加密列分量；基于第二混沌種子，生成掩碼矩陣，并根據掩碼矩陣分別對每一第一加密列分量進行掩碼覆蓋加密，得到第二加密列分量；基于第三混沌種子，生成置亂序列，并根據置亂序列分別對每一第二加密列分量進行置亂，得到第三加密列分量；依次拼接第三加密列分量，得到加密圖像。能夠降低內存開銷、提高加密安全性。

技術領域

本發明涉及圖像壓縮感知技術領域，特別是涉及一種基于混沌源的圖像壓縮感知加密、解密方法、裝置及系統。

背景技術

壓縮感知作為諸多機器學習算法中的一種，被稱為信號處理領域進入21世紀以來取得的最耀眼的成果之一，被廣泛應用于信號加密、圖像處理、網絡通訊、醫療信息化、航天工程等諸多領域。壓縮感知不僅是一種數據壓縮技術，它在壓縮的同時還能對數據進行加密，符合物聯網中對數據需要壓縮和加密的要求，而且只需要一步就能完成壓縮和加密。

近年來出現了大量的壓縮感知信號重構方法，這些方法大都利用原始信號的某種結構稀疏性作為先驗，然后迭代求解稀疏正則化優化問題。且在求解過程中使用測量矩陣作為密鑰，因此發送端需要將規模龐大的測量矩陣發送到接收端。而物聯網用戶往往沒有足夠的空間對這些龐大的矩陣進行實時存儲和運算。

此外，現有的圖像壓縮感知傳輸方案的安全性也不高，如果測量矩陣被截獲，則很可能被攻擊者破譯。

可見，在物聯網領域，亟需一種低內存開銷、且安全性高的圖像壓縮感知傳輸方案。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于混沌源的圖像壓縮感知加密、解密方法、裝置及系統，以實現降低內存開銷、提高加密安全性。具體技術方案如下：

為實現上述目的，本發明實施例提供了一種基于混沌源的圖像壓縮感知加密方法，所述方法包括：

獲取待傳輸圖像以及隨機生成的混沌種子包；所述混沌種子包包括第一混沌種子、第二混沌種子和第三混沌種子；

根據圖像的分塊壓縮感知算法，對所述待傳輸圖像進行預設填充、分塊和重新排列處理，得到重組圖像，所述重組圖像中包含N個列分量，N為正整數；

基于所述第一混沌種子，生成測量矩陣，并采用所述測量矩陣分別與每個列分量進行半張量運算，得到N個第一加密列分量；

基于所述第二混沌種子，生成掩碼矩陣，并根據所述掩碼矩陣分別對每一第一加密列分量進行掩碼覆蓋加密，得到N個第二加密列分量；

基于所述第三混沌種子，生成置亂序列，并根據所述置亂序列分別對每一第二加密列分量進行置亂，得到N個第三加密列分量；

依次拼接所述N個第三加密列分量，得到加密圖像。

可選的，所述采用所述測量矩陣分別與每個列分量進行半張量運算，得到N個第一加密列分量的步驟，包括：

基于如下公式計算第一加密列分量：

其中，x_i表示第i個列分量，y_i表示第i個第一加密列分量，Φ₁表示測量矩陣，表示半張量運算。

可選的，所述根據所述掩碼矩陣分別對每一第一加密列分量進行掩碼覆蓋加密，得到N個第二加密列分量的步驟，包括：

基于如下公式計算第二加密列分量：