[發明專利]基于傅里葉單像素成像和雙邏輯映射的多圖像認證方法

在審

• 申請號: 202310239804.6
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116248400A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 隋連升;曾添羽;肖照林;王戰敏
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/00;H04L9/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

本發明基于傅里葉單像素成像和雙邏輯映射的多圖像認證方法，加密過程為：選定初始迭代值和分叉參數用邏輯映射生成序列，用序列隨機選擇傅里葉空間頻率并平均分組，通過四步相移以及差分測量得到四組傅里葉基圖案，用傅里葉基圖案對原始目標圖像進行照射得到四組光照強度值并合成一個光強值序列，再重新選定初始迭代值和分叉參數用邏輯映射生成序列，對光強值序列進行置亂得到最終的密文；解密過程為：用第二組序列對密文進行逆置亂，并進行四個值為一組的掃描，計算傅里葉頻譜系數，再用第一組序列，對傅里葉頻率系數逆置碼并執行二維傅里葉逆變換恢復圖像，對重建結果和原始目標圖像進行非線性相關認證。解決了成像時間長及成像質量低的問題。

技術領域

本發明屬于圖像成像處理技術領域，具體涉及基于傅里葉單像素成像和雙邏輯映射的多圖像認證方法。

背景技術

如今，互聯網的高速發展使得越來越多的信息在網絡上交互，但信息以明文形式傳輸時，極易遭受網絡黑客的攻擊，個人信息安全、國家安全面臨巨大威脅?！凹用?傳輸-解密”傳輸模式有效地解決了這一問題。圖像作為一種典型的多媒體載體，以直觀性好、攜帶信息量大的優點受到了人們的青睞，同時，也在網絡上大量傳輸。因此，如何有效加密-解密圖像從而保障信息的安全傳輸越來越受到研究人員的關注。

單像素成像不同于傳統陣列成像，成像系統一般由光源、能夠產生隨機分布光強的設備(如空間光調制器(SLM)、數字微鏡設備(DMD)和投影儀)、透鏡和一個沒有空間分辨率的探測器(也稱為單像素探測器或桶探測器)組成。從成像系統來看，單像素成像與傳統成像最明顯的區別是傳統成像需要價格昂貴的以硅為光敏材料的像素化陣列探測器，如電荷耦合設備(CCD)和互補金屬氧化物半導體(CMOS)。跟陣列探測器相比，單像素探測器具有高靈敏度、寬光譜范圍和低成本的優點。因此，在弱光、非可見光波段成像時，單像素成像技術具有巨大優勢。

單像素成像根據光源類型可以分為隨機光單像素成像(RLSPI)和結構光單像素成像(SLSPI)。RLSPI使用隨機相位掩摸(RPM)調制的照明光照射成像物體，通過關聯算法重構圖像。為了重建高質量的圖像，這種方法要求不同照明光對目標物體進行多次單像素測量，耗費了大量時間，成像效率低。為了減少測量次數，研究人員提出了壓縮感知鬼成像(CGI)，該方法基于壓縮感知原理，通過一個傳感矩陣將稀疏域中的目標圖像編碼為強度值序列，使用凸優化算法重構圖像。然而常見的壓縮感知重構算法需要多次迭代求解最優值，需要大量時間。因此，傳統的RLSPI和CGI都是一種犧牲時間換質量的方法，效率較低。SLSPI使用結構相位掩模調制的照明光照射物體，常見的有Hadamard單像素成像、傅里葉單像素成像(FSI)和離散余弦單像素成像等。結構光(如Hadamard基圖案、傅里葉基圖案和離散余弦基圖案等)由于其完備的正交性使得相同的測量次數，SLSPI的成像質量要明顯優于RLSPI，但SLSPI依然存在成像質量低及成像時間長的問題。

發明內容

本發明的目的是提供基于傅里葉單像素成像和雙邏輯映射的多圖像認證方法，解決了現有方法成像時間長以及成像質量低的問題。

本發明所采用的技術方案是，基于傅里葉單像素成像和雙邏輯映射的多圖像認證方法，包括加密過程和解密過程；

加密過程的具體步驟為：

步驟1，使用一維邏輯映射生成隨機序列X，并對隨機序列X按升序排列，得到新序列X′，并將隨機序列X與新序列X′進行映射，得到地址碼A；

步驟2，選擇傅里葉空間頻率M_SF并將M_SF上半部分按照從左到右，從上到下順序的排列，得到由空間頻率組成的元組序列V，并根據步驟1得到的地址碼A對元組序列V進行映射得到序列V′，將序列V′平均分成L組后，得到L組序列V′_(i)；