[发明专利]一种基于频谱融合的非对称双图像加解密方法

摘要

本发明针对非对称图像加密方法的密文和秘钥数据量大的问题，提出一种基于频谱融合的非对称双图像加解密方法。该方法首先采用离散余弦变换将待加密的两幅图像进行空域到频域转换，然后利用频谱融合将去掉部分高频信息后的半频谱图拆分成低频和高频图像，最后使用柱面衍射域的相位截断方法进行加密，有效地减少了密文和秘钥的数据量。本方法有效地构建了非对称加解密系统，使得本发明的图像加解密方法安全性高，且频谱融合方法也使得本方法的解密质量好。

主权项

1.一种基于频谱融合的非对称双图像加解密方法，其特征是按如下步骤进行：(1)加密：(i)首先对待加密的两幅图像I1和I2分别进行离散余弦变换；再将得到的频谱图去掉部分高频，得到仅剩下一半原图大小的半频谱图，然后将得到的半频谱图拆分为像素大小为原图四分之一的低频图像和高频图像，记为I1L、I2L、I1H和I2H等待下一步的处理；(ii)将I1L与I1H进行复数化处理得到一个复振幅U1，表示为U1＝I1L+i×I1H，其中i为虚数单位；复振幅U1再被随机相位板R1进行相位调制，得到一个新的复振幅U2，表示为U2＝U1×exp(i×R1)，其中R1在区间[0,2π]上具有均匀概率分布；然后复振幅U2经过柱面衍射逆变换，得到复振幅U3，表示为U3＝ICDT(U2)，其中ICDT表示柱面衍射逆变换；最后对复振幅U3进行相位截断保留操作，得到相位P1和振幅A1，表示为P1＝PR(U3)，A1＝PT(U3)，其中PR和PT分别表示相位保留和相位截断操作；(iii)分别使用A1、I2L、R2代替I1L、I1H、R1作为输入，重复步骤(ii),得到相位P2和振幅A2，其中R2在区间[0,2π]上具有均匀概率分布；(iv)分别使用A2、I2H、R3代替I1L、I1H、R1作为输入，重复步骤(ii),得到相位P3和振幅E，其中R3在区间[0,2π]上具有均匀概率分布；将上述步骤(ii)‑(iv)中得到的相位P1、P2、P3作为秘钥，将E作为最终的密文；(2)解密：(i)将秘钥P3和密文E结合得到复振幅U9，再对复振幅U9进行柱面衍射变换得到复振幅U8，表示为U8＝CDT(U9)，其中CDT表示柱面衍射变换；然后复振幅U8被随机相位板R3的共轭R3*相位调制得到U7，表示为U7＝U8×exp(i×R3*)，其中*表示共轭；最后将复振幅U7的实部和虚部取出，分别还原出振幅A2和图像I2的高频图像I2H；(ii)分别使用P2、A2、R2*代替P3、E、R3*作为输入，重复步骤(i),得到恢复的振幅A1和图像I2的低频图像I2L；(iii)分别使用P1、A1、R1*代替P3、E、R3*作为输入，重复步骤(i),得到恢复的图像I1的低频图像I1L和高频图像I1H；(iv)对上述步骤中恢复出的I1L、I1H、I2L、I2H，按照原来得到半频谱图的拆分方法，合并为恢复的半频谱图，然后将去掉的部分高频补位为零，得到恢复的频谱图；最后进行离散余弦逆变换，即可恢复明文原图I1和I2。