[发明专利]一种高光谱图像集合的交叠编码和解码方法

权利要求书

1.一种高光谱图像集合的交叠编码和解码方法，其特征在于：包括以下步骤：高光谱图像集合的加密图像编码过程如步骤1)到12)：

1)设高光谱图像由K个波段的图像组成，即一个高光谱图像集合中包含了K幅图像，命名为I1(x,y)到IK(x,y)，每幅图像的尺寸为M*N，即有M列和N行；将每幅图像的每行数据进行编号，第1幅图像的第1行到第N行编号为1到N，第2幅图像的第1行到第N行编号为N+1到2N，以此类推，组成总共有P行数据的集合，其中P＝N*K；

2)从1到P中随机抽取N行数据，组成一幅新的图像，并记录下抽取行的序号，作为密钥的一部分，从集合中删去已经被抽到的数据行；

3)重复步骤2)，重组出的图像命名为H1(x,y)到HK(x,y)，每幅图像抽取的序号集合命名为J；

4)生成随机相位函数φ1i(x,y)，并与重组图像Hi(x,y)组成复振幅函数，

Ri(x,y)＝Hi(x,y)*exp[j*2π*φ1i(x,y)]， (1)

其中i从1到K，j是虚数单位；

5)将复振幅函数Ri(x,y)，分解为实部和虚部两部分，

A1i(x,y)＝Re[Ri(x,y)]， (2)

A2i(x,y)＝Im[Ri(x,y)]， (3)

其中，Re[·]和Im[·]表示对复函数求实部和虚部；

6)用HT[·]和IHT[·]表示Hartley(HT)变换对，函数f(x,y)的两种变换分别表示为，

F(u,v)＝HT[f(x,y)]＝Re[FT(f(x,y))]+Im[FT(f(x,y))]， (4)

f(x,y)＝IHT[F(u,v)]＝Re[FT(F(u,v))]+Im[FT(F(u,v))]， (5)

其中FT[·]表示傅立叶变换；实函数进行Hartley变换后再进行一次Hartley变换，就可以得到原函数；

7)对A1i(x,y)和A2i(x,y)进行Hartley变换，得到

B1i(x,y)＝HT[A1i(x,y)]， (6)

B2i(x,y)＝HT[A2i(x,y)]； (7)

8)生成随机相位函数φ2i(x,y)和φ3i(x,y)，并与B1i(x,y)和B2i(x,y)组合，得到

C1i(x,y)＝B1i(x,y)*exp[j*2π*φ2i(x,y)]， (8)

C2i(x,y)＝B2i(x,y)*exp[j*2π*φ3i(x,y)]； (9)

9)将C1i(x,y)和C2i(x,y)分解为实部和虚部，

D1i(x,y)＝Re[C1i(x,y)]， (10)

D2i(x,y)＝Im[C1i(x,y)]， (11)

D3i(x,y)＝Re[C2i(x,y)]， (12)

D4i(x,y)＝Im[C2i(x,y)]； (13)

10)根据式(14)和(15)，进行交叉编码后再进行一次Hartley变换，

E1i(x,y)＝HT[D1i(x,y)+D3i(x,y)]， (14)

E2i(x,y)＝HT[D2i(x,y)+D4i(x,y)]； (15)

11)重复步骤4)到10)，将重组图像H1(x,y)到HK(x,y)都进行加密编码；

12)使用保密信道将序号集合J、φ2i(x,y)以及φ3i(x,y)传输给接收方；使用公共信道将E1i(x,y)和E2i(x,y)传输给接收方；

在接收方，使用接收到的序号集合J、φ2i(x,y)、φ3i(x,y)、E1i(x,y)和E2i(x,y)对数据进行解码，其步骤如下：

1)对E1i(x,y)和E2i(x,y)进行Hartley变换，得到

F1i(x,y)＝HT[E1i(x,y)]， (16)

F2i(x,y)＝HT[E2i(x,y)]； (17)

2)根据加密编码方案，可以得到，

F1i(x,y)＝B1i*cos[2*pi*φ2i(x,y)]+B2i*cos[2*pi*φ3i(x,y)]， (18)

F2i(x,y)＝B1i*cos[2*pi*φ2i(x,y)]+B2i*cos[2*pi*φ3i(x,y)]， (19)

从中可以解出B1i(x,y)和B2i(x,y)；

3)对B1i(x,y)和B2i(x,y)进行Hartley变换，得到

G1i(x,y)＝HT[B1i(x,y)]， (20)

G2i(x,y)＝HT[B2i(x,y)]； (21)

4)计算出重组图像Hri(x,y)，

Hri(x,y)＝sqrt[(G1i(x,y))^2+(G2i(x,y))^2]， (22)

其中，sqrt[]表示求平方根，^2表示平方运算；

5)重复解码步骤1)到4)，恢复出重组图像Hr1(x,y)到HrK(x,y)；

6)根据序号集合J，将重组图像Hr1(x,y)到HrK(x,y)恢复为原始高光谱图像集。