[發明專利]一種基于壓縮感知的彩色圖像壓縮加密方法

有效

• 申請號: 202011464455.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112637441B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 孫舒舒;呂偉杰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N1/44;H04L9/00;H04L9/08
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.一種基于壓縮感知的彩色圖像壓縮加密方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：大小為M ×N的明文圖像分離成I_R,I_G和I_B，分別使用2D離散小波變換對RGB三個分量進行稀疏變換，得到同樣尺寸的稀疏系數矩陣和

步驟2：設logistic混沌系統初始值為y₁0為密鑰，生成尺寸為2*M*N的混沌序列S1；

步驟3：利用Arnold映射和所述混沌序列S1對所述稀疏系數矩陣和進行隨機位置置亂，得到置亂后的三個圖像和

步驟4：設置復合logistic-sine混沌映射的初始值y₂0為密鑰，迭代生成隨機序列集合L＝{x₀,x₁,x₃,...,x_M}，由該序列生成索引向量，根據索引向量生成測量矩陣Φ；步驟4包括：

步驟4.1：構建大小為N×N的Hadamard矩陣H；

步驟4.2：迭代混沌系統生成隨機序列集合L＝{x₀,x₁,x₃,...,x_M}；

步驟4.3：對L進行升序排列，生成索引向量，利用索引向量選擇H中相應的列向量，轉置后作為部分Hadamard矩陣的行，最終生成M×N的測量矩陣Φ；

步驟5：利用所述測量矩陣Φ對置亂后的三個分量進行兩次壓縮測量，得到大小為m×m的測量值矩陣Y_nQR,Y_nQG和Y_nQB,其中m＝ceil(CR×N)，CR是壓縮比，CR＝0.5；

步驟6：根據三個測量值矩陣以及外部密鑰x0,y0,z0和w0，更新超混沌Lorenz系統的初始值得到x0',y0',z0'和w0'，根據所述初始值x0',y0',z0'和w0'利用Lorenz超混沌系統生成三個偽隨機數序列key1,key2和key3；步驟6包括：

步驟6.1：構建一個矩陣S＝[P^r,P^g,P^b]，利用索引函數公式(1)產生S的索引值

[H,q]＝sort(S) (1)

式中[·,·]＝sort(·) 是序列索引函數，H＝[h₁,h₂,…h_M×3N]是S升序排列后的序列，q＝[q₁,q₂,…q_M×3N]是H的索引值；

步驟6.2：然后有

步驟6.3：利用公式(3)產生密鑰；

d_k＝mod(sum,k+0.1) (3)

式中，k∈[1,2,…,K]，可以得到平均值為滿足不等式10^14K＞2¹⁰⁰令K為K≥3；

步驟6.4：初始值通過以下公式計算：

步驟7：對所述測量值矩陣Y_nQR,Y_nQG和Y_nQB進行量化，得到量化后圖像

步驟8：利用所述三個偽隨機序列key1,key2和key3對所述量化后圖像進行正反兩次像素值擴散，得到擴散后圖像Cr,Cb和Cg；

步驟9：將所述擴散后圖像Cr,Cb和Cg組合起來，得到彩色密文圖像C。

2.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的彩色圖像壓縮加密方法，其特征在于：步驟6還包括：

迭代Lorenz混沌系統，生成四組混沌序列，使用公式(5)所示的算法，將{x_k},{y_k},{w_k},{z_k}浮點數隨機序列轉化為可用于圖像加密的偽隨機整數序列key1,key2和key3；