[发明专利]Gyrator变换混沌随机相位编码数字图像加密方法

摘要

本发明属于信息安全和数字图像处理领域，为解决双随机相位编码方法中第一块相位板不能做密钥的问题，本发明采取的技术方案是，Gyrator变换和混沌随机相位编码图像加密方法，使用Gyrator变换对原始图像进行预处理，使得位于输入平面的第一块相位板也可以做密钥，加密系统的随机相位板由Henon混沌系统生成，混沌系统的参数代替随机相位板做密钥。本发明主要应用于信息安全和数字图像处理场合。

主权项

1.一种Gyrator变换混沌随机相位编码数字图像加密方法，其特征是，步骤如下：二维混沌系统生成随机相位板的过程：原始图像的大小为M×N，则混沌随机相位模板的大小也是M×N；对于二维混沌系统，使其迭代(M×N)/2次，得到两组随机数序列：X＝{x1,x2,…,xM×N/2}和Y＝{y1,y2,…,yM×N/2}，将这两组随机数序列整合成一个二维矩阵的形式W1＝{wm,n|m＝1,2,…M,n＝1,2,…N}，其中wm,n为二维矩阵的元素，则得到表达式为D(x,y)＝exp(j2πwm,n)的随机相位板；在加密过程中，原始图像f(x,y)进行旋转角度为α的Gyrator变换后与第一块随机相位板exp[iπm(x,y)]相乘，表示为Gα{f(x,y)}·exp[iπm(x,y)]，m(x,y)是分布在[0,2π]上的白噪声序列，对上述结果做傅里叶变换，得到：FT{Gα{f(x,y)}·exp[iπm(x,y)]}上述结果先用第二块随机相位板exp(iπn(u,v))相乘，n(u.v)是分布于[0，2π]上的白噪声序列，然后再进行一次傅里叶逆变换，在输出平面上得到加密后的图像f(x',y')：f(x',y')＝IFT{FT{Gα{f(x,y)}·exp[iπm(x,y)]}·exp[iπn(x,y)]}其中Gα{·}、FT{·}、IFT{·}分别代表旋转角度为α的Gyrator变换、傅里叶变换和傅里叶逆变换；解密过程是加密过程的逆过程：首先对图像进行傅里叶变换，然后与第二块随机相位板的复共轭相乘，将上述结果进行傅里叶逆变换，再与第一块随机相位板的复共轭相乘，最后对结果进行旋转角度为‑α的Gyrator变换得到解密图像f'(x',y')：f'(x',y')＝G‑α{IFT{FT{f(x',y')}·exp[‑iπn(u,v)]}·exp[‑iπm(x,y)]}其中G‑α{·}、FT{·}、IFT{·}分别代表旋转角度为‑α的Gyrator变换、傅里叶变换和傅里叶逆变换。