[发明专利]基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法

说明书

本发明公开了基于杨顾混合振幅‑相位恢复过程的图像加密算法，首先将彩色图像分解为三个颜色分量；再采用混沌序列对三个颜色分量分别进行空间上的置乱；最后采用杨顾迭代算法对置乱后的颜色分量加密并生成密文图像。本发明基于杨顾混合振幅‑相位恢复过程的图像加密算法，对原始图像加密后的密文图像是实值函数，能够更方便地进行存储和传输，且加密后的密文图像对统计分析、暴力攻击、噪声攻击和闭塞攻击等攻击方式均具有很高的抵抗性。

技术领域

本发明属于虚拟光学信息加密方法技术领域，涉及基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法。

背景技术

基于虚拟光学的图像加密技术相比于传统的数学加密技术的优势在于信息量大、密钥空间大、鲁棒性强。迭代恢复过程是基于虚拟光学的图像加密技术中的重要实现方法之一，很多非对称图像加密算法都是由迭代过程实现的。其中，尤其有代表性的是相位迭代恢复过程和压缩信号的重构方法。相位迭代恢复算法由于有较好的抵抗串扰噪声的特性而广泛应用于图像加密领域中。目前多采用基于DRPE技术的光学加密算法的密文通常是复函数，难以记录；在多数加密方案中，使用单色光来照射明文图像，导致解密图像的彩色信息丢失；因此彩色图像的加密已成为一个实际应用中的热点问题。

发明内容

本发明的目的是提供基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法，具有降低加密系统的复杂性、提高算法的安全性、且密文图像为实值函数，数据的存储和传输更方便的特点。

本发明所采用的技术方案是，基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法，首先将彩色图像分解为三个颜色分量；再采用混沌序列对三个颜色分量分别进行空间上的置乱；最后采用杨顾迭代算法对置乱后的颜色分量加密并生成密文图像。

本发明的特点还在于：

本发明基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，分解和调制

选取适宜彩色图像，将彩色图像分解为R、G、B三个颜色分量，采用混沌序列将三个颜色分量分别进行混沌置乱；

步骤2，杨顾迭代阶段

步骤2.1，假设图像尺寸为M×N，给定初始值x₁和任意k值，利用混沌映射函数生成长度为M×N+K的混沌序列X，即X＝{x₁,x₂,...,x_M×N+K},x_i∈(0,1)，混沌映射函数具体表述如下：

x_n+1＝p·x_n·(1-x_n) (1)，

式(1)中，p表示在区间[0,4]上的分岔参数；

从x₀开始算起，舍去混沌序列X中的前k个值，得到混沌序列X'，将混沌序列X'转换为二维矩阵X”；

步骤2.2，将二维矩阵X”代入公式计算得到混沌随机相位模板，公式具体表述如下：

P(u,v)＝exp(iπX”') (2)，

式(2)中，P(u,v)表示混沌随机相位模板，i表示虚数单位；

步骤2.3，采用杨顾混合振幅-相位迭代分别将置乱后的三个颜色分量对应加密为实值函数；

步骤2.4，采用单向的二值相位调制即exp[iπb(u,v)]对三个实值函数进行调整，得到加密结果；

步骤3，图像加密

将加密结果组合为彩色图像，即为密文图像。

步骤1中的混沌置乱，具体按照以下步骤实施：