[发明专利]基于空间域和傅立叶频域双重加密的双图像加密方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种信息安全技术领域，特别是图像的加密方法。

【背景技术】

随着计算机技术和网络技术的飞速发展，人们的工作方式和生活方式发生了巨大的变化，每天有大量的信息以图像的形式在网络中进行传递和交换。当被传递和交换的图像涉及重大机密或者个人隐私时，为保证信息的安全就必须事先对图像进行加密处理。数字图像加密技术作为数字图像信息保护的有效手段，目前已经得到了广泛的应用。空间置乱技术、像素变换技术和数字水印技术是目前存在的数字图像的三种主要安全加密技术。近年来，基于光学理论与方法的数据加密技术的研究则是信息安全领域兴起的新热点。目前应用比较广泛的是基于光学傅立叶变换、分数傅立叶变换、菲涅耳变换、全息技术和双随机相位编码等原理的图像加密方法。采用光学加密技术，能使图像经过加密之后接近统计无关的均匀随机噪声，人们只有通过使用正确的解密密钥才能获取原始图像。美国Connecticut大学的P.Réfrégier和B.Javidi两位专家在1995年提出了一种基于4f系统的双随机相位编码技术，该技术已获美国专利保护。2007年，国内的陶然等人利用分数阶傅立叶变换实现了双图像的加密，该方法已获国家专利保护。2010年，彭翔等人提出了一种基于切相傅立叶变换的图像加密方法，其加密和解密过程均具有非线性特点，相比传统的线性加密方法，安全性更高。但研究发现该加密方法存在安全方面的缺陷，在已知两个加密密钥的情况下，攻击者利用迭代振幅-相位恢复算法便可获取明文的大部分信息。实际上，光学处理方式和数字处理方式都可以实现图像的各种处理。数字图像处理手段也有自身的优势，例如成本低、再现性好、适用面宽、灵活性高等。结合数字手段和光学技术，发挥两者的优势，可以有效地对信息进行安全处理。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供基于空间域和傅立叶频域双重加密的双图像加密方法。

解决上述技术问题采用如下技术措施：基于空间域和傅立叶频域双重加密的双图像加密方法按如下步骤进行：

(1)加密：

(i)f₁(x，y)、f₂(x，y)是归一化的两幅原始图像，其中(x，y)表示空间域的坐标，由计算机生成一块在区间[0，1]上具有均匀概率分布的随机振幅板M；

(ii)利用M对f₁(x，y)、f₂(x，y)在空域内进行加密，加密的结果为一复振幅函数C(x，y)，其中C(x，y)的振幅部分A(x，y)是f₁(x，y)的加密结果，相位部分P(x，y)是f₂(x，y)的加密结果，即

A(x，y)＝PT{C(x，y)}＝sinθ₁(x，y)   (1)

P(x，y)＝AT{C(x，y)}＝exp[iθ₂(x，y)]   (2)

其中PT{}代表取振幅或相位切除运算，即除去复振幅的相位信息，AT{}代表取相位运算，即除去复振幅的振幅信息，式(1)中的θ₁(x，y)和式(2)中的θ₂(x，y)的计算公式分别为

θ1(x,y)=M(x,y)+12πarcsinf1(x,y)2---(3)]]>