[发明专利]Gyrator变换和耦合混沌光学图像加密方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像信息安全和光信息处理技术领域，尤其涉及一种基于Gyrator变换和耦合Logistic混沌的光学图像加密方法。

背景技术

数字图像作为当前最流行的多媒体形式之一，在政治、经济、军事、教育等领域有着广泛的应用。在互联网技术高度发达的今天，如何保护数字图像免遭篡改、非法复制和传播具有重要的实际意义。对图像加密技术的研究已成为当前信息安全领域的热点之一。

光学信息处理技术以其高处理速度、高并行度、能快速实现卷积和相关运算等优点，在图像加密研究领域引起了人们的极大兴趣(见文献[1])。在光学图像加密技术中，最具有代表性的是Javidi等提出的双随机相位编码技术(见文献[2])。该技术开辟了光学图像加密研究的新领域，基于该技术诞生了一大批光学加密新方法和新技术(见综述文献[3])。此外，作为一种广义的傅里叶变换，Gyrator变换也可用于光学图像加密中(见文献[4])。

然而，在基于双随机相位编码的光学图像加密方法中，大都存在如下问题：

1)密钥为图像尺寸的随机相位掩膜，因此，密钥管理和传输不便(见文献[5])；

2)由于随机相位掩膜不便更新，因此，加密系统易受选择明文攻击和已知明文攻击(见文献[6]和[7])。

参考文献：

[1]O.Matoba,T.Nomura,E.Perez-Cabre,M.Millan,and B.Javidi,Optical techniques forinformation security,Proceedings of IEEE 2009,97:1128-1148

[2]P.Réfrégier and B.Javidi,Optical image encryption based on input planeand Fourier plane random encoding,Opt.Lett.,1995,20:767-769

[3]S.Liu,C.Guo,and J.T.Sheridan,A review of optical image encryption techniques,Optics&Laser Technology,2014,57:327-342

[4]J.Rodrigo,T.Alieva,M.Calvo,Gyrator transform:properties andapplications,Opt.Express,2007,15:2190-2203

[5]S.Yuan,Y.Xin,M.Liu,S.Yao,and X.Sun,An improved method to enhance the security of double random-phaseencoding in the Fresnel domain,Optics&Laser Technology,2012,44:51-56

[6]X.Peng,H.Wei,and P.Zhang,Chosen-plaintext attack on lensless double-randomphase encoding in the Fresnel domain,Opt.Lett.,2006,31:3261-3263

[7]U.Gopinathan,D.S.Monaghan,T.J.Naughton,and J.T.Sheridan,A known-plaintextheuristic attack on the Fourier plane encryption algorithm.Opt.Express,2006,14:3181-3186。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在实现有效抵抗已知明文攻击和选择明文攻击，且使得密钥管理和传输变得更为方便。本发明采用的技术方案是，Gyrator变换和耦合混沌光学图像加密方法，步骤如下：

1)耦合Logistic混沌的构造：将两个一维Logistic混沌映射通过一个耦合参数联系在一起；

2)混沌密钥的生成：起主密钥作用的两块随机相位掩模分别由不同混沌参数控制的耦合Logistic混沌系统生成，混沌系统的初值和控制参数作为主密钥；此外，Gyrator变换角度作为加解密过程中的辅助密钥；