[发明专利]基于级联变换的图像加密方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于级联变换的图像加密方法及装置，其中，方法包括：S1：根据混沌序列生成相位掩模；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；S3：根据相位掩模对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；S4：将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；S5：将第一相位与第二相位相乘，并根据相位掩模对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；S6：重复执行S4和S5，直至得到最后一幅彩色图像的第N幅值和第N相位。该方法具有较高的传输效率和安全性。

技术领域

本发明涉及图像加密技术领域，特别涉及一种基于级联变换的图像加密方法及装置。

背景技术

在信息化、网络化的社会中，图像、视频、语音等多媒体数据被人们广泛用来进行信息的传递和交流。在微信中，人们之间可以便捷的发送、分享图像、语音等。一方面，这些多媒体数据可能包含个人隐私的信息甚至涉及到企业、国家层面的安全；另一方面，由于这些多媒体数据通过公开的互联网进行传输，而且可以使用编辑软件可以轻松的对图像进行篡改。因此，图像内容保护成为信息安全领域的重要问题。

图像加密作为一种保护图像内容的有效技术，自双随机相位加密算法被提出以来，引起了国内外学者的广泛关注。为了提高图像加密系统的传输效率，一些基于相位恢复的图像加密方法相继被提出，但是这类方法由于使用迭代计算相位，整个过程比较耗时，而且主要针对灰度图像。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于级联变换的图像加密方法，该方法能够将多幅彩色图像同时进行加密和传输，具有较高的传输效率和安全性，可应用于可视彩色图像加密领域。

本发明的另一个目的在于提出一种基于级联变换的图像加密装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于级联变换的图像加密方法，，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。

本发明实施例的基于级联变换的图像加密方法，使用四元数矩阵表示彩色图像，实现了不同颜色分量的整理处理，级联的四元数Gyrator变换避免了迭代过程，具有更高的效率，将前一幅图像变换后相位与后一幅图像变换前的相位相乘，具有更高的安全性，采用四元数矩阵表示将彩色图像编码为一个整体，从而能够将多幅彩色图像同时进行加密和传输，具有较高的传输效率和安全性，可应用于可视彩色图像加密领域。

另外，根据本发明上述实施例的基于级联变换的图像加密方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述相位掩模的定义为：

其中，μ₁为任意的单位纯四元数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述全四元数矩阵为：

G₁＝h₁+if_1,R+jf_1,G+kf_1,B，