[發明專利]基于沃爾什變換和計算鬼成像的多圖像加密和解密方法

有效

• 申請號: 202110230376.1
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112989371B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 汪小剛;朱昂昂
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 丁海華;萬珠明

1.基于沃爾什變換和計算鬼成像的多圖像加密和解密方法，其特征在于：包括加密步驟：

S1、對多圖像進行沃爾什-哈達瑪變換得到壓縮后的稀疏圖像，提取所有稀疏圖像中能量集中部分的像素組成像素集，按照回字形的索引序列將像素集重組得到重組圖像；

S2、對重組圖像進行取符號操作后得到包含各像素的符號矩陣，再對符號矩陣進行常數分解，獲得一組振幅板對，將振幅板對進行菲涅耳衍射生成物面光強；

S3、對重組圖像進行取絕對值操作，得到包含各個像素絕對值的矩陣，再對絕對值矩陣做一次Arnold置亂變換得到目標圖像；

S4、將目標圖像作為計算鬼成像系統的輸入圖像，利用物面光強分別投射目標圖像得到強度對，計算強度對之間的差值后得到一個強度值，組合所有的強度值構成密文序列，完成加密；

解密步驟：

將物面光強重新排列成相應的行向量對，計算行向量對之間的差值獲得行向量，行向量按照序號自上至下依次排列組成測量矩陣，并和密文序列執行壓縮感知重建算法來恢復目標圖像，最后使用逆Arnold變換并按照回字形像素索引序列還原圖像，完成解密；

所述步驟S2中振幅板對的獲得的公式如下：

式中：P_W⁺和P_W^-分別是兩個僅由0和1組成振幅板對；IWHT[]代表沃爾什-哈達瑪逆變換，(m,n),(x₀,y₀)分別表示沃爾什-哈達瑪逆變換前后的空域坐標，δ_W(m,n)為二維沖激函數，

2.根據權利要求1所述的基于沃爾什變換和計算鬼成像的多圖像加密和解密方法，其特征在于：所述物面光強的生成過程如下：利用波長為λ的平行光分別照射振幅板P_Wi⁺,P_Wi^-，在傳播方向上距離為z₁處的衍射光場表示成振幅板的一次波長為λ，距離為z₁的菲涅耳變換，記錄的衍射光強即為物面光強：

其中FrT[]代表菲涅耳變換，(x,y)表示菲涅耳衍射輸出平面的坐標，| |²表示記錄衍射光強的操作。

3.根據權利要求1所述的基于沃爾什變換和計算鬼成像的多圖像加密和解密方法，其特征在于：所述絕對值矩陣做一次Arnold置亂變換得到目標圖像的過程如下式所示：

其中a、b和N是正整數，a、b和Arnold變換次數作為解密密鑰，N表示新矩陣的寬度，mod()是取模運算，(x_n,y_n)是新矩陣的像素坐標，(x′_n,y′_n)是(x_n,y_n)變換后的坐標，是可逆矩陣。

4.根據權利要求1所述的基于沃爾什變換和計算鬼成像的多圖像加密和解密方法，其特征在于：步驟S4中，用桶形探測器測量并記錄強度對D_Wi⁺和D_Wi^-，即

D_Wi⁺＝SUM[I_Wi⁺(x,y)T(x,y)]

D_Wi^-＝SUM[I_Wi^-(x,y)T(x,y)]；

其中SUM()表示對矩陣所有元素進行求和操作；T(x,y)為目標圖像，(x,y)表示菲涅耳衍射輸出平面的坐標；

計算D_Wi⁺、D_Wi^-之間的差值后得到一個強度值D_Wi，即：

D_Wi＝D_Wi⁺-D_Wi^-

D_Wi為計算鬼成像的第i個密文，所有的密文組合構成一個密文序列。