[發明專利]基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法

在審

• 申請號: 202211265785.6
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115665339A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王賓;張爍;陳蓉蓉;張強
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04L9/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

1.一種基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據明文圖像信息生成二維混沌系統映射的參數及初始值；

根據混沌系統生成測量矩陣，并使用奇異值分解與列向量單位化對測量矩陣進行優化；

對明文圖像進行小波分解得到稀疏化圖像，并對該稀疏化圖像進行雙向交叉之字形置亂得到加密圖像；

用優化后的測量矩陣對加密圖像進行壓縮測量，得到壓縮圖像；

對載體圖像與壓縮圖像同時進行HD分解與SVD分解，將壓縮圖像嵌入載體圖像得到最終的密碼圖像。

2.根據權利要求1所述的基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法，其特征在于，所述根據明文圖像信息生成二維混沌系統映射的參數及初始值，具體為：計算明文圖像矩陣像素的行和S1、列和S2及對角線和S3，對行和S1、列和S2、對角線和S3及256位的外部密鑰K分別使用哈希函數‘MD2’、‘MD5’、‘SHA384’、‘SHA512’，對得到的結果再次使用‘SHA256’哈希函數生成一個256位的序列H；

將序列H劃分成32塊,利用外部密鑰K和序列H進行異或生成K’,將K’的前16位進行異或得到key1，后16位進行異或得到key2，將key1，key2作為混沌系統的初始值。

3.根據權利要求2所述的基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法，其特征在于，根據混沌系統生成測量矩陣，具體為：使混沌系統參數a＝0.98，key1，key2迭代映射len+1000次，然后，丟棄前1000個序列，得到長度為len的混沌序列X；再將X改寫為256*256的矩陣Φ，再將矩陣Φ與維度為2的單位陣進行張量積運算，擴展為512*512的測量矩陣M。

4.根據權利要求3所述的基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法，其特征在于，使用奇異值分解與列向量單位化對測量矩陣進行優化，具體為：對測量矩陣M進行SVD分解，得到分解后的對角矩陣∑中的對角線元素∑₁，對∑₁中的元素取平均值mean，將mean賦給∑的對角線元素生成∑′，再對∑′進行SVD分解得到矩陣M’，將M’進行列向量單位化得到優化后的測量矩陣M”。

5.根據權利要求1所述的基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法，其特征在于，對明文圖像進行小波分解得到稀疏化圖像，并對該稀疏化圖像進行雙向交叉置亂得到加密圖像，具體為：對明文圖像P進行DWT稀疏化，然后對得到的稀疏矩陣進行閾值處理，低于閾值TS的元素改寫為0得到矩陣p’，對矩陣p’進行分塊，對分塊矩陣分別選擇兩種置亂類型并進行雙向交叉之字形置亂，然后對整體矩陣p’再次進行置亂得到加密圖像p”。

6.根據權利要求5所述的基于半張量積壓縮感知與DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法，其特征在于，所述雙向交叉之字形置亂，具體為：設矩陣維度為2n*2n，將矩陣按對角線分為上下兩部分，兩部分分別進行正向和反向的之字形置亂，然后兩部分按照交叉組合的方法排列像素，生成置亂后的矩陣。