[發明專利]一種基于壓縮感知的圖像加密方法

在審

• 申請號: 202310282431.0
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN116567159A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 胡婷;沈騫;劉艨霆;楊晟堯;臧建東
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04L9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于，該方法包含有以下步驟：

步驟S1：對輸入的圖像進行稀疏化和閾值處理，生成系數矩陣P₂；

步驟S2：利用二維離散Standard混沌系統生成用來提高圖像的加密效率的混沌序列；

步驟S3：利用混沌序列對系數矩陣P₂作置亂處理，以增加圖像的稀疏性，得到稀疏矩陣P₃；

步驟S4：構建大小為M×N的基于Welch界的測量矩陣；

步驟S5：利用壓縮感知方法，通過測量矩陣對稀疏矩陣P₃進行壓縮測量，以減少圖像數據量，得到實數矩陣P₄；

步驟S6：將實數矩陣P₄進行量化，從而獲得中間密文圖像；

步驟S7：對中間密文圖像進行動態DNA擴散，從而獲得最終的密文圖像。

2.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于：步驟S1所述的對輸入的圖像進行稀疏化和閾值處理，生成稀疏化的系數矩陣，具體為：對大小為N×N的明文圖像P進行二維離散小波變換，獲得大小為N×N的稀疏系數矩陣P₁，再對P₁進行閾值處理，將矩陣P₁中所有絕對值小于設定閾值的元素賦值為0，閾值處理后的系數矩陣為P₂。

3.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于：步驟S2所述的利用二維離散Standard混沌系統生成混沌序列，具體為：用初始狀態x₁,y₁迭代二維離散Standard混沌系統T₀+N²次，丟棄前T₀個值以消除混沌系統的瞬時效應，獲得兩條混沌序列X,Y，用來提高圖像的加密效率，二維離散Standard混沌系統的迭代方程如下：

其中n是離散迭代步驟；k是系統參數；x、y是狀態變量。

4.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的圖像加密方法，其特征在于：步驟S3所述的利用步驟S2生成的混沌序列對步驟S1中的系數矩陣P₂作置亂處理，以增加圖像的稀疏性，使密文圖像相鄰像素間的相關性降低，具體為：對混沌序列X,Y按升序進行排序以獲得索引序列Tx和Ty，對系數矩陣P₂進行Arnold置亂以產生矩陣P₃，該置亂過程為：

其中，(p_n-1,q_n-1)和(p_n,q_n)分別為置亂前后元素的坐標，(i,j)表示索引序列第i行第j列的元素。