[發明專利]一種采用傅里葉變換與微分變換復合進行圖像加密的方法

有效

• 申請號: 202010936122.7
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112016112B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 雷軍委;王瑞奇;李恒;李靜;晉玉強;陳育良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06F17/14;G06F17/16
• 代理公司: 北京麥匯智云知識產權代理有限公司 11754
• 代理人: 曹治麗

本發明提供一種采用傅里葉變換與微分變換復合進行圖像加密的方法，適用于重要圖片信息的加密傳輸。該方法主要是對圖片數據讀取后進行歸一化再進行二維快速傅里葉變換，分別得到實部與虛部的兩個數組矩陣，再對實部或虛部數組矩陣進行比例微分變換，再進行快速歸一化，得到的實部與虛部兩個歸一化數組存為加密后圖像數據，快速歸一化信息因子作為解密的密鑰之一，發送給遠程接收端，再進行數據的快速歸一化逆變換以及比例微分逆變換解密，實部與虛部進行復合后再進行二維快速傅里葉逆變換并歸一化得到解密還原后的圖像數據。該方法具有加密安全性好，解密恢復破譯難度高的優點。

技術領域

本發明涉及圖像加密與還原領域，具體而言，涉及一種采用傅里葉變換與微分變換復合進行圖像加密的方法，可以應用于保密通訊，加密圖像處理等領域。

背景技術

圖像加密技術隨著信息安全的重要性提高而被越來越多的國家所關注與重視。傳統的圖像加密采用像素數據的翻轉、變換來打亂像素的空間位置，但上述加密方法由于圖像的連續性，往往會暴露出原圖的部分蛛絲馬跡。也有采用混沌系統產生隨機序列進行掩蓋，但上述方法與圖像自身的信息無關，難以抵抗明文攻擊。

傅里葉變換是由時域到頻域的變換，因此圖像數據其時域的表現形式與頻域的表現形式會完全不同。比如傳統圖像數據在0-255之間，而傅里葉變換后數據會達到幾十萬、幾百萬的放大。因此完全用簡單的對應關系進行破解。同時傅里葉變換后，還會產生實部與虛部兩部分，和原圖數據之間的對應關系更加復雜。

基于以上原因，本發明提出一種對原始圖片數據進行傅里葉變換，拆解為實部圖片與虛部圖片兩部分，進行比例微分變換后，再發送到遠程終端的方式，和現有的加密解密手段完全不同，從而解密也更加復雜，因此具有更高的安全性。

需要說明的是，在上述背景技術部分發明的信息僅用于加強對本發明的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用傅里葉變換與微分變換復合進行圖像加密的方法，進而在一定程度上克服傳統圖像加密解密算法復雜度與安全性不高的問題。

根據本發明的一個方面，提供一種采用傅里葉變換與微分變換復合進行圖像加密的方法，包括以下步驟：

步驟S10，對圖像數據進行讀取、圖像類型判斷、數據類型轉換、與數據歸一化處理；

步驟S20，對所述歸一化處理后的數據進行快速傅里葉變換，將相應的實部與虛部進行分解，得到實部矩陣與虛部矩陣；

步驟S30，對所述實部矩陣進行矩陣轉換，變成行數據，然后再進行微分變換與比例變換，對變換后的數據進行疊加，得到比例微分疊加矩陣；

步驟S40，對所述的比例微分疊加矩陣進行矩陣變換得到行矩陣，然后進行快速歸一化處理，得到歸一化矩陣與歸一化信息因子；

步驟S50，將所述的快速歸一化后的行矩陣進行數據重組，存為實部加密圖像；同樣對虛部矩陣數據進行快速歸一化后再進行數據重組，存為虛部加密圖像；再分別將實部加密圖像與虛部加密圖像進行遠程傳輸與發送；

步驟S60，在遠程終端對所述實部加密文件與虛部加密文件進行接收，分別存儲為實部接收矩陣與虛部接收矩陣。再對實部接收矩陣與虛部接收矩陣進行列矩陣變換與歸一化變換；

步驟S70，根據所述的歸一化信息因子分別對實部接收歸一化列矩陣與虛部接收歸一化列矩陣進行快速歸一化反變換，得到實部反變換矩陣與虛部反變換矩陣，再對實部反變換矩陣進行比例微分逆變換，得到實部比例微分逆變換矩陣；

步驟S80，對所述的實部比例微分逆變換矩陣與虛部反變換矩陣進行復合，得到解密復數矩陣，然后進行數組重組，同時再進行二維快速傅里葉逆變換，再進行快速歸一化后得到解密圖像矩陣，存儲為解密圖片文件，完成文件的解密與接收。