[发明专利]一种基于子带加密的图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理，具体指一种基于子带加密的图像压缩方法。

背景技术

图像压缩是指以较少的比特有损或无损地表示原来的像素矩阵的技术，也称图像编码。以数学的观点来看，这一过程实际上就是将二维像素阵列变换为一个在统计上无关联的数据集合。

图像压缩的基本原理是：图像数据中存在着冗余，图像数据的冗余主要表现为：图像中相邻像素间的相关性引起的空间冗余；图像序列中不同帧之间存在相关性引起的时间冗余；不同彩色平面或频谱带的相关性引起的频谱冗余。数据压缩的目的就是通过去除这些数据冗余来减少表示数据所需的比特数。由于图像数据量的庞大,在存储、传输、处理时非常困难,因此图像数据的压缩就显得非常重要。

现有的图像压缩方法包括有损数据压缩和无损数据压缩。但无论是有损数据压缩还是无损数据压缩大都采用标准的图像压缩算法，图像数据在压缩、传输过程中没有采取任何安全措施，使得图像数据在传输过程中完全透明可见，图像信息容易被攻击者截获。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种方法简单，且安全可靠的基于子带加密的图像压缩方法，该图像压缩方法有效的解决了压缩图像传输的安全性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于子带加密的图像压缩方法，包括如下步骤：

S1：对原始图像进行预处理；

S2：对预处理后的图像进行5级小波变换，方法如下：

S2a：令j＝1；

S2b：预处理后的图像进行第j级小波变换，得到四个子带，四个子带中一个子带为低频主信息子带记为LL_j，其他三个子带为高频次要信息子带分别记为HL_j、LH_j、HH_j；

S2c：将第j级小波变换后得到的低频主信息子带LL_j继续进行小波变换，得到四个新的子带，四个新的子带中一个为新的低频主信息子带记为LL_j+1，其他三个为新的高频次要信息子带分别记为HL_j+1、LH_j+1和HH_j+1；

S2d：令j＝j+1；

S2e：如果j<5，则执行步骤S2c，否则执行下一步；

S2f：输出第5级小波变换后得到的低频主信息子带LL₅和每次小波变换得到的所有高频次要信息子带HL_j、LH_j和HH_j，j＝1,2,3，4,5；

S3：对步骤S2f输出的低频主信息子带LL₅和所有高频次要信息子带进行Tier1编码，方法如下：

S3a：步骤S2f输出的低频主信息子带和所有高频次要信息子带单独进行位平面编码得到相应的判决D和上下文CTX序列；

S3b：然后对步骤S3a得到的所有判决D和上下文CTX分别进行MQ编码，得到编码流，即压缩数据包；

低频主信息子带LL₅经过步骤S3a和S3b得到压缩数据包记为低频主信息子带数数据包，所有高频次要信息子带经过步骤S3a和S3b得到压缩数据包统称为高频次要信息子带压缩数据包；

S4：对步骤S3b得到的低频主信息子带数数据包进行Tier2编码，方法如下：

对低频主信息子带数数据包进行采用式(1)的加密运算进行加密：

y_k＝(p₁x_k+p₂δ_k)mod256(1)；

其中，x_k为低频主信息子带数数据包中第k个数据，y_k为低频主信息子带数数据包中第k个数据经过加密处理后密文数据，δ_k为第k个密钥流当前值，P1和P2为小于256的素数；

S5：将经过步骤S4加密后的低频主信息子带数数据包和步骤S3b输出的所有高频次要信息子带压缩数据包进行码流组织得到经过加密的压缩图像。

作为优选，所述步骤S1中的预处理为中心化处理，原始图像中的每个像素点的值均在0-255之间，通过原始图像中心化处理，将原始图像中每个像素点的值修改为-128至127之间。

作为优选，所述步骤S4中公式(1)中参数δ_k，P1和P2的确定方法如下：