[发明专利]基于级联变换的图像加密方法及装置

权利要求书

1.一种基于级联变换的图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据混沌序列生成相位掩模；

步骤S2：随机生成一实整数矩阵，并与第一幅彩色图像编码，生成全四元数矩阵；

步骤S3：根据所述相位掩模对所述全四元数矩阵进行调制、四元数Gyrator变换，得到第一幅值和第一相位；

步骤S4：将所述第一幅值与第二幅彩色图像编码，生成四元数矩阵，并进行幅值截断，得到第二幅值和第二相位；

步骤S5：将所述第一相位与所述第二相位相乘，并根据所述相位掩模对所述四元数矩阵进行调制、四元数Gyrator变换，得到第三幅值和第三相位；

步骤S6：重复执行所述步骤S4和所述步骤S5，直至得到最后一幅彩色图像的第N幅值和第N相位，其中，所述N为正整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相位掩模的定义为：

其中，μ₁为任意的单位纯四元数，Z为N×M的矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述全四元数矩阵为：

G₁＝h₁+if_1,R+jf_1,G+kf_1,B，

其中，h₁为实整数矩阵，f_1,R、f_1,G和f_1,B表示第一幅彩色图像的红、绿、蓝颜色分量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，幅值与相位的计算公式为：

h₂＝PT[Q₁]，

p₁＝AT[Q₁]，

其中，表示旋转角度为α的四元数Gyrator变换，Q₁表示四元数Gyrator变换的结果，h₂为密文，p₁为密钥，PT[·]、AT[·]分别表示取幅值和相位。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，四元数Gyrator变换的计算公式为：

其中，(u,v)表示频域坐标，μ为任意的单位纯四元数，fq(x,y)表示待加密的彩色图像，(x,y)表示空间域坐标。

6.一种基于级联变换的图像加密装置，其特征在于，包括：

第一生成模块，用于根据混沌序列生成相位掩模；

第二生成模块，用于随机生成一实整数矩阵，并与第一幅彩色图像编码，生成全四元数矩阵；

第一调制变换模块，用于根据所述相位掩模对所述全四元数矩阵进行调制、四元数Gyrator变换，得到第一幅值和第一相位；

编码模块，用于将所述第一幅值与第二幅彩色图像编码，生成四元数矩阵，并进行幅值截断，得到第二幅值和第二相位；

第二调制变换模块，将所述第一相位与所述第二相位相乘，并根据所述相位掩模对所述四元数矩阵进行调制、四元数Gyrator变换，得到第三幅值和第三相位；

处理模块，用于重复执行所述编码模块和所述第二调制变换模块，直至得到最后一幅彩色图像的第N幅值和第N相位，其中，所述N为正整数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述相位掩模的定义为：

其中，μ₁为任意的单位纯四元数，Z为N×M的矩阵。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述全四元数矩阵为：

G₁＝h₁+if_1,R+jf_1,G+kf_1,B，

其中，h₁为实整数矩阵，f_1,R、f_1,G和f_1,B表示第一幅彩色图像的红、绿、蓝颜色分量。