[发明专利]基于压缩感知和生命游戏置乱的图像压缩加密方法

权利要求书

1.基于压缩感知和生命游戏置乱的图像压缩加密方法，其特征在于，包括：

步骤1、采用离散小波变换对大小为m×n的明文图像P进行稀疏化处理，得到明文图像P的系数矩阵P1；

步骤2、将预生成的初始细胞矩阵S₀采用生命游戏规则进行迭代得到置乱矩阵SM；具体为：按照生命游戏规则对所述初始细胞矩阵S₀进行迭代t次，得到细胞矩阵S_t，t＝1,2,3,…；

根据所述细胞矩阵S_t按照式(11)生成置乱矩阵SM：

其中，S_t(i,j)表示细胞矩阵S_t第i行第j列的数值，t表示迭代次数；

步骤3、采用所述置乱矩阵SM对所述系数矩阵P1进行置乱，得到置乱后的矩阵P2；

步骤4、采用压缩感知算法对所述矩阵P2进行压缩加密，得到测量值矩阵P3；

步骤5、对所述测量值矩阵P3进行量化和扩散，得到与所述明文图像P对应的密文图像C。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

利用设定的密钥参数x₁'(0)、x₂'(0)、x₃'(0)、x₄'(0)和x₅'(0)根据式(1)生成忆阻混沌系统的初始值x₁(0)、x₂(0)、x₃(0)、x₄(0)和x₅(0)：

其中：

其中，P(i,j)表示明文图像P的第i行第j列的像素值；L表示像素值的二进制表示的位数；s表示明文图像P(m×n)的信息熵；I、I₁和I₂表示明文图像P(m×n)的像素和；P(m_i)表示m_i的发生概率；表示求大于x的最小整数；x₁'(0)、x₂'(0)、x₃'(0)、x₄'(0)、x₅'(0)∈(0,+∞)，mod表示取模运算；

利用所述忆阻混沌系统对所述初始值x₁(0)、x₂(0)、x₃(0)、x₄(0)和x₅(0)迭代N₀+mn次，并舍弃前N₀个值，得到五个大小分别为1×mn的混沌矩阵X、Y、Z、U和V；

根据所述混沌矩阵X、Y、Z、U和V按照式(8)生成混沌序列A和B：

A＝X+Z＝[a₁,a₂,…,a_mn]，B＝Y+U＝[b₁,b₂,…,b_mn] (8)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：按照式(9)对所述混沌序列A和B进行优化处理，得到混沌序列A'和B'：

其中，floor(x)表示不大于x的最大整数，密钥τ₁,τ₂∈[5,16]，i＝1,2,…,mn。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：生成初始细胞矩阵S₀，具体为：

利用所述混沌序列A'和B'按照式(10)生成大小为1×mn的序列S，将所述序列S转化为大小为m×n的初始细胞矩阵S₀：

其中，若S_j＝1，记为活细胞；若S_j＝0，记为死亡细胞；j＝1,2,…,mn。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述忆阻混沌系统采用基于双曲函数的忆阻混沌系统。