[發明專利]一種基于二階元胞自動機的圖像加密壓縮方法及系統在審

申請號：	202210276515.9	申請日：	2022-03-21
公開（公告）號：	CN114866780A	公開（公告）日：	2022-08-05
發明（設計）人：	平萍;牟晨曦;余亦樂;毛鶯池	申請（專利權）人：	河海大學
主分類號：	H04N19/42	分類號：	H04N19/42;H04N19/85;H04N19/126;H04N19/124;H04L9/40
代理公司：	南京經緯專利商標代理有限公司 32200	代理人：	劉莎
地址：	211100 江***	國省代碼：	江蘇;32
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于二階元胞自動機圖像加密壓縮方法系統
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明公開了一種基于二階元胞自動機的圖像加密壓縮方法及系統，該方法將圖像加密與信息壓縮相結合，首先獲取明文圖像的稀疏序列，利用元胞自動機生成測量矩陣，并結合STP?CS減少測量矩陣的存儲空間實現圖像壓縮，接著利用基于元胞自動機的偽隨機發生器置亂原始圖像。元胞自動機具有對初始值的敏感性、行為的隨機性以及演化的不可預知性等特點，很適合用于偽隨機數列的構造。壓縮感知以遠小于Nyquist采樣定理規定的樣本數目的采樣的同時實現圖像的加密與壓縮，大大減少了采樣率和計算量。本發明能夠有效實現圖像加密與壓縮，且圖像恢復性能十分優良，有效減少帶寬與計算量。

技術領域

本發明涉及一種基于二階元胞自動機的圖像加密壓縮方法及系統，屬于圖像信息安全技術領域。

背景技術

隨著信息化時代的快速發展，智能化設備的普及和傳統網絡技術的革新，導致數據爆炸式增長，信息安全問題也日趨顯著成為人們關注的重點。信息安全涵蓋許多方面，圖像信息安全是其重要分支。圖像加密技術是現行的圖像信息安全有效方式。傳統圖像加密將密圖生成類噪聲或紋理的圖像，一定程度上能夠保證圖像安全，但是其加密的圖像尺寸與原始明文圖像尺寸一致。若明文圖像過大，加密后的密文在公共信道上傳輸時，會增加帶寬與傳輸的壓力。因此就密文圖像的加密尺寸而言有更大的研究前景。

壓縮感知技術近年來被廣泛地應用到圖像加密領域，在以遠小于Nyquist采樣定理規定的樣本數目采樣的同時實現了圖像的壓縮與加密，大大降低了采樣率與計算量。壓縮感知技術為傳統的加密機制提供了傳輸實時性和安全性等新的提高方法，可以作為圖像加密技術的重要工具。元胞自動機具有組成單元的簡單性、單元之間作用的局部性和信息處理的高度并行性，并表現出復雜的全局特性等特點，使得元胞自動機在密碼學領域有著獨特的優勢。將其與壓縮感知相互結合，在元胞自動機的基礎上，設計出高效的加密壓縮機制，將其應用于圖像加密中，能夠設計出一個新穎高效的圖像加密方案。

發明內容

本發明為解決的上述的技術問題，提供了一種基于二階元胞自動機的圖像加密壓縮方法及系統。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于二階元胞自動機的圖像加密壓縮方法，包括：

對明文圖像進行離散小波變換，得到稀疏矩陣；

將256位的二進制密匙K_seed，規則號R1代入二階元胞自動機，構造測量矩陣Ψ；

將半張量積壓縮感知用于稀疏矩陣，得到測量值矩陣；

對測量值矩陣進行量化，得到量化矩陣；

通過矩陣變換，將量化矩陣變換成一維矩陣；

將256位的二進制密匙K_seed，規則號R2代入二階元胞自動機，生成偽隨機序列；

將偽隨機序列轉換為實數序列，利用排序后的實數序列對一維矩陣進行置亂，得到置亂后的矩陣；

通過矩陣變換，將置亂后的矩陣變換成與量化矩陣同維度的矩陣，完成對明文圖像的加密壓縮。