[發明專利]一種基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法

有效

• 申請號: 202110378244.3
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113115053B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 黃小玲;董友霞;葉國棟
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: H04N19/63
• 分類號: H04N19/63;H04N19/192;H04N19/126;H04L9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

1.一種基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，包括：

S1.選定混沌系統，設置混沌系統的初始值，確定大小為M×N及像素和為S的明文圖像P，對明文圖像P進行預處理；

S2.將M、N、S和初始值代入混沌系統進行迭代，生成隨機序列，并經過預處理和量化處理后得到量化隨機序列；

S3.對預處理后的明文圖像P進行稀疏處理，利用量化隨機序列對稀疏處理后的明文圖像P進行置亂操作；

S4.生成測量矩陣，利用測量矩陣對置亂操作后的明文圖像P進行壓縮感知，然后量化合并，得到D；

S5.對D執行擴散操作，得到密文圖像E；

S6.引入載體圖像Q，對載體圖像進行整數小波變換得到頻率系數，將密文圖像E拆分，嵌入到頻率系數中，然后對頻率系數執行逆整數小波變化，得到最終的視覺安全圖像F。

2.根據權利要求1所述的基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，步驟S1所述的對明文圖像P進行預處理的過程為：將明文圖像P劃分為四個子圖P_i，i＝1,2,3,4，i表示子圖的序號；其中，抽取明文圖像P的奇數行奇數列組成第一個子圖P₁，抽取明文圖像P的奇數行偶數列組成第二個子圖P₂，抽取明文圖像P的偶數行奇數列組成第三個子圖P₃，抽取明文圖像P的偶數行偶數列組成第四個子圖P₄。

3.根據權利要求2所述的基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，設混沌系統的初始值為x₀,y₀,z₀，步驟S2中，M、N、S和初始值代入混沌系統進行迭代的次數為M×N+S次，從1+S處開始取M×N個數，生成三個長度為M×N的隨機序列x,y和z，對隨機序列x,y和z進行預處理的公式為：

其中，x',y',z'表示預處理后的隨機序列，繼續對x',y',z'進行量化處理的公式為：

其中，X，Y，Z表示x',y',z'量化處理后得到的量化隨機序列。

4.根據權利要求3所述的基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，預處理后的明文圖像P已劃分為四個子圖P_i，i＝1,2,3,4，i表示子圖的序號，步驟S3中，對明文圖像P的第i個子圖P_i進行稀疏處理的公式為：

A_i＝Psi×P_i×Psi' i＝1,2,3,4

其中，Psi表示稀疏基，通過DWT函數得到，A_i表示稀疏處理后的第i個子圖。

5.根據權利要求4所述的基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，利用量化隨機序列對稀疏處理后的明文圖像P進行置亂操作的過程為：

對量化隨機序列的Y進行排序，得到其索引序列SY；

對稀疏處理后的明文圖像P進行置亂操作，設置亂操作后的明文圖像P表示為B_i，i＝1,2,3,4，滿足公式：

B_i(j)＝A_i(SY(j))；

其中，j＝1,2,3…,M/2×N/2。

6.根據權利要求5所述的基于整數小波變換和壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，步驟S4所述生成測量矩陣的過程為：

從量化隨機序列的X中抽取前M/2個數形成序列X'，對序列X'進行排序，得到其索引序列SX；

設混沌系統的壓縮比為CR，利用哈達瑪矩陣H生成測量矩陣，公式為：

Phi＝H(SX(1:CR*M/2),:)

其中，Phi表示測量矩陣。