[发明专利]基于半张量积压缩感知与DWT-HD-SVD嵌入的视觉安全图像加密方法

说明书

本发明提供一种基于半张量积压缩感知与DWT‑HD‑SVD嵌入的视觉安全图像加密方法，包括如下步骤：根据明文图像信息生成二维混沌系统映射的参数及初始值；根据混沌系统生成测量矩阵，并使用奇异值分解与列向量单位化对测量矩阵进行优化；对明文图像进行小波分解得到稀疏化图像，并对该稀疏化图像进行双向交叉之字形置乱得到加密图像；用优化后的测量矩阵对加密图像进行压缩测量，得到压缩图像；对载体图像与压缩图像同时进行HD分解与SVD分解，将压缩图像嵌入载体图像得到最终的密码图像。使用本方法生成的视觉安全图像信息熵更高，难以获取原始图像的相关信息。

技术领域

本发明涉及压缩感知、图像加密和视觉安全技术领域，具体涉及一种基于改进的半张量积压缩感知和DWT-HD-SVD嵌入的视觉安全图像加密方法。

背景技术

随着网络技术的快速发展，海量图像信息正在通过网络快速产生和共享，与此同时，未经授权的访问和滥用问题也随之涌现。作为一种重要的隐私保护技术，加密技术近年来受到了广泛关注。当前的图像加密技术通常结合其他技术来提升加密安全性，如混沌理论、DNA编码、光变换、细胞自动机等。虽然这些技术可以使密文数据不被直接获取，但是类噪声密文更易暴露被保护内容的重要性，不能确保密文的视觉安全性。因此，如何提高密文的视觉安全性使其在传输时不易被暴露成为当前加密技术亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供基于半张量积压缩感知与DWT-HD-SVD嵌入的视觉安全图像加密方法，其生成的视觉安全图像信息熵更高，难以获取原始图像的相关信息。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于半张量积压缩感知与DWT-HD-SVD嵌入的视觉安全图像加密方法，包括如下步骤：

根据明文图像信息生成二维混沌系统映射的参数及初始值；

根据混沌系统生成测量矩阵，并使用奇异值分解与列向量单位化对测量矩阵进行优化；

对明文图像进行小波分解得到稀疏化图像，并对该稀疏化图像进行双向交叉之字形置乱得到加密图像；

用优化后的测量矩阵对加密图像进行压缩测量，得到压缩图像；

对载体图像与压缩图像同时进行HD分解与SVD分解，将压缩图像嵌入载体图像得到最终的密码图像。

进一步的，所述根据明文图像信息生成二维混沌系统映射的参数及初始值，具体为：计算明文图像矩阵像素的行和S1、列和S2及对角线和S3，对行和S1、列和S2、对角线和S3及256位的外部密钥K分别使用哈希函数‘MD2’、‘MD5’、‘SHA384’、‘SHA512’，对得到的结果再次使用‘SHA256’哈希函数生成一个256位的序列H；

H＝SHA256(MD2(S1)，MD5(S2)，SHA384(S3)，SHA512(K))

将序列H划分成32块，H＝{h1，h2，…，h32}，利用外部密钥K和序列H进行异或生成K’，

K’＝{k’₁，k’₂，...k’₃₂}

将K’的前16位进行异或得到key1，后16位进行异或得到key2，将key1，key2作为混沌系统的初始值；

进一步的，根据混沌系统生成测量矩阵，具体为：使混沌系统参数a＝0.98，key1，key2迭代映射len+1000次，然后，丢弃前1000个序列以消除混沌映射的瞬态效应，得到长度为len的混沌序列X；再将X改写为256*256的矩阵Φ，再将矩阵Φ与维度为2的单位阵进行张量积运算，扩展为512*512的测量矩阵M；