[发明专利]一种基于Hankel矩阵扫描的图像置乱方法

摘要

一种基于Hankel矩阵扫描的图像置乱方法，属于数字图像处理领域。包括图像正置乱和图像逆置乱过程两部分。图像正置乱部分：先生成一个递增的非负序列A，再生成这个非负序列的Hankel矩阵，然后截取图像大小的Hankel矩阵；按序列A的顺序扫描Hankel矩阵，同时也按照扫描Hankel矩阵的方式扫描待置乱图像，并存储至一维数组中，最后转换为原始图像大小，得到置乱后的图像。图像逆置乱为图像正置乱的逆过程。本发明是Hankel矩阵扫描的图像置乱方法，并利用扫描Hankel矩阵的方式扫描待置乱图像，实现了对图像的快速置乱，试验表明该方法能快速达到理想的置乱效果，置乱相当稳定，置乱度高，通用性强，安全性好，且置乱恢复的图像无损失；并有较强的抵抗剪切、缩放、滤波和噪声攻击的能力。

主权项

一种基于Hankel矩阵扫描的图像置乱方法，其特征在于：包括图像正置乱与逆置乱两个过程；设定原始图像IMAGE，大小为M×N像素；迭代次数为cycle，置乱密钥为cycle，置乱后的图像为FIG；所述的图像正置乱过程如下： 定义迭代次数cycle=k；定义一个一维数组fig，用于存放扫描后的待置乱图像IMAGE数组中的元素，大小与原始图像IMAGE大小相同；找到待置乱图像IMAGE中行号和列号较大的，并将这个较大的值赋值给r，生成2×r大小的非负序列A，然后再生成序列A的Hankel矩阵，在此Hankel矩阵的基础上截取待置乱图像M×N大小的Hankel矩阵，存储至数组h；并得到h中最大的数，记为hmax，Hankel矩阵中的元素从1递增至hmax；一次迭代开始：按Hankel矩阵值递增的方式扫描Hankel矩阵直到最后一个元素；扫描Hankel矩阵的同时按照这个扫描方式扫描待置乱图像IMAGE，并将其存储至fig中；将一维结构的数组fig转换成IMAGE大小的二维结构，存储至Fig中，再将Fig赋给IMAGE，一次迭代结束；如果cycle不等于k，转到步骤4）进行下一次的迭代；直到cycle为k，则迭代结束，此时得到的Fig输出为FIG，FIG即为置乱后的图像;；正置乱过程结束；所述图像的逆置乱过程如下： 定义迭代次数cycle=k；定义一个二维数组Out，用于存储恢复的图像，大小与置乱图像相同；与正置乱过程一样：找到待置乱图像行号和列号中较大的，并将这个较大的值赋值给r，生成2×r大小的非负序列A，然后再生成序列A的Hankel矩阵，在此Hankel矩阵的基础上截取待置乱图像大小的Hankel矩阵，存储至数组h；并得到h中最大的数，记为hmax，Hankel矩阵中的元素从1递增至hmax；一次迭代开始：先将置乱图像转换为一维结构的数组out；按Hankel矩阵值递增的方式扫描Hankel矩阵直到矩阵最后一个元素；扫描Hankel矩阵的同时将out中的元素依次放入扫描Hankel矩阵的位置中，即二维数组Out中对应的扫描位置，将Out赋值给FIG，一次迭代结束；如果cycle不等于k，转到步骤4）继续迭代；直到cycle为k，则迭代结束， 此时得到的Out输出为OUT，OUT即为置乱恢复图像；逆置乱过程结束。