[发明专利]一种基于前景和背景分离的图像加密和解密方法

权利要求书

1.一种基于前景和背景分离的图像加密方法，其特征在于包括以下步骤：

第1步：将分辨率为M×N待加密图像A划分为任意选定的封闭连通区域S_Fore和其它区域S_Back，即前景区域和背景区域；

第2步：提取S_Fore区域的轮廓链码CC，将其作为密钥存储；

第3步：计算出待加密图像A的RGB图像像素矩阵A_R、A_G、A_B和轮廓链码CC对应的160位SHA-1值(A_R)_SHA-1、(A_G)_SHA-1、(A_B)_SHA-1和(CC)_SHA-1；

第4步：利用(A_R)_SHA-1、(A_G)_SHA-1、(A_B)_SHA-1和(CC)_SHA-1计算出图像像素矩阵和轮廓链码的混合SHA-1值(CA_R)_SHA-1、(CA_G)_SHA-1和(CA_B)_SHA-1；

第5步：将(CA_R)_SHA-1、(CA_G)_SHA-1和(CA_B)_SHA-1组成3×40的2维矩阵，对矩阵进行列优先扫描，依次将2个16进制数合并作为1个字节，得到长度为60的字节序列d＝<d_i|i∈{0,1,…,59}>，由用户给定的随机数种子seed生成{0,1,…,59}上的随机排列，将序列d打乱，得到新的字节序列e；

第6步：由序列e和用户给定的密钥a、b、seed随机产生像素矩阵A_R、A_G和A_B的起点坐标(X_R,Y_R)、(X_G,Y_G)和(X_B,Y_B)；

第7步：由e、a和b生成初始值x₀和μ以及OCML时空混沌映射中的耦合系数ε和更新函数参数μ₁的具体方法如式(8)～式(11)所示：

x₀＝mod((asine₃₆cose₃₇+bsine₃₈cose₃₉+sine₄₀cose₄₁)·10⁵,1) (8)

μ＝3.99+mod((asine₄₂cose₄₃+bsine₄₄cose₄₅+sine₄₆cose₄₇)·10⁵,1)·0.01 (9)

μ₁＝3.99+mod((asine₄₈cose₄₉+bsine₅₀cose₅₁+sine₅₂cose₅₃)·10⁵,1)·0.01 (10)

ε＝0.5+mod((asine₅₄cose₅₅+bsine₅₆cose₅₇+sine₅₈cose₅₉)·10⁵,1)·0.1 (11)

式(8)～式(11)中，e₃₆～e₅₉均为e中的元素；

第8步：由x₀和μ计算与图像等大的OCML初始矩阵和结合ε、μ₁驱动OCML时空混沌映射，迭代L轮生成伪随机数序列和将其分别量化为和

第9步：由(X_R,Y_R)、(X_G,Y_G)、(X_B,Y_B)、k^R、k^G和k^B对A_R、A_G和A_B的S_Fore区域进行迷宫置换，得到置换后的矩阵P_R、P_G和P_B；

第10步：对P_R、P_G和P_B，利用k^R、k^G和k^B进行像素值混淆加密，得到加密后图像的像素矩阵C_R、C_G和C_B，将其写为秘密图像C。