[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202211265785.6
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115665339A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王賓;張爍;陳蓉蓉;張強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 大連大學(xué)
• 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(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進(jìn)

本發(fā)明提供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，包括如下步驟：根據(jù)明文圖像信息生成二維混沌系統(tǒng)映射的參數(shù)及初始值；根據(jù)混沌系統(tǒng)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(jìn)行優(yōu)化；對明文圖像進(jìn)行小波分解得到稀疏化圖像，并對該稀疏化圖像進(jìn)行雙向交叉之字形置亂得到加密圖像；用優(yōu)化后的測量矩陣對加密圖像進(jìn)行壓縮測量，得到壓縮圖像；對載體圖像與壓縮圖像同時(shí)進(jìn)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。使用本方法生成的視覺安全圖像信息熵更高，難以獲取原始圖像的相關(guān)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓縮感知、圖像加密和視覺安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)的半張量積壓縮感知和DWT-HD-SVD嵌入的視覺安全圖像加密方法。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，海量圖像信息正在通過網(wǎng)絡(luò)快速產(chǎn)生和共享，與此同時(shí)，未經(jīng)授權(quán)的訪問和濫用問題也隨之涌現(xiàn)。作為一種重要的隱私保護(hù)技術(shù)，加密技術(shù)近年來受到了廣泛關(guān)注。當(dāng)前的圖像加密技術(shù)通常結(jié)合其他技術(shù)來提升加密安全性，如混沌理論、DNA編碼、光變換、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)等。雖然這些技術(shù)可以使密文數(shù)據(jù)不被直接獲取，但是類噪聲密文更易暴露被保護(hù)內(nèi)容的重要性，不能確保密文的視覺安全性。因此，如何提高密文的視覺安全性使其在傳輸時(shí)不易被暴露成為當(dāng)前加密技術(shù)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供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，其生成的視覺安全圖像信息熵更高，難以獲取原始圖像的相關(guān)信息。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：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，包括如下步驟：

根據(jù)明文圖像信息生成二維混沌系統(tǒng)映射的參數(shù)及初始值；

根據(jù)混沌系統(tǒng)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(jìn)行優(yōu)化；

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

用優(yōu)化后的測量矩陣對加密圖像進(jìn)行壓縮測量，得到壓縮圖像；

對載體圖像與壓縮圖像同時(shí)進(jìn)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。

進(jìn)一步的，所述根據(jù)明文圖像信息生成二維混沌系統(tǒng)映射的參數(shù)及初始值，具體為：計(jì)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(shù)‘MD2’、‘MD5’、‘SHA384’、‘SHA512’，對得到的結(jié)果再次使用‘SHA256’哈希函數(shù)生成一個(gè)256位的序列H；

H＝SHA256(MD2(S1)，MD5(S2)，SHA384(S3)，SHA512(K))

將序列H劃分成32塊，H＝{h1，h2，…，h32}，利用外部密鑰K和序列H進(jìn)行異或生成K’，

K’＝{k’₁，k’₂，...k’₃₂}

將K’的前16位進(jìn)行異或得到key1，后16位進(jìn)行異或得到key2，將key1，key2作為混沌系統(tǒng)的初始值；

進(jìn)一步的，根據(jù)混沌系統(tǒng)生成測量矩陣，具體為：使混沌系統(tǒng)參數(shù)a＝0.98，key1，key2迭代映射len+1000次，然后，丟棄前1000個(gè)序列以消除混沌映射的瞬態(tài)效應(yīng)，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(jìn)行張量積運(yùn)算，擴(kuò)展為512*512的測量矩陣M；