[发明专利]基于二维离散余弦变换和二维混沌映射图像加密方法

说明书

本发明属于信息安全和光信息处理技术领域，为增大密钥空间，增大破译难度，从而提高加密图像的质量，并且加密方法简单易行，便于操作。本发明采用的技术方案是，基于二维离散余弦变换和二维混沌映射图像加密方法，步骤如下：密钥的生成步骤：采用的两块随机相位模板由选取初值和控制参数不同的二维Ushiki混沌映射产生，选取的初值和控制参数作为加密系统的密钥；图像加密步骤：借助基于4傅立叶变换双随机相位编码系统实现；图像解密步骤：将得到的加密图像作与图像加密过程对称的逆运算得到解密图像。本发明主要应用于信息安全和光信息处理场合。

技术领域

本发明属于信息安全和光信息处理技术领域，涉及一种基于离散余弦变换和二维混沌映射的图像加密方法。

背景技术

当代，随着计算机技术的迅速发展和网络通信的广泛应用，信息全球化成为了当代的一个重要课题。世界各地的信息每天都在网络上传播和交换，在这个过程中的信息安全问题越来越突出，人们越来越注重对自己信息的保护，防止这些信息被盗取、非法复制、传播、甚至篡改，对信息进行加密就显得尤为重要了。近年来，利用光学方法进行数字图像加密引起了人们的极大兴趣(见文献[1])。1995年，美国两位专家Refregier和Javidi提出了一种基于4-f系统(傅立叶变换)的双随机相位编码技术(如图1所示)，即他们在光学系统的输入面和频域面分别放置一块全透明的具有很高分辨率的塑料板也就是随机相位模板，加密后的图像是统计特性不随时间变化的均匀白噪声，使人们完全看不出加密后的图像的模样，这对光学加密领域具有历史性的意义[2]。2000年印度和北爱尔兰的专家把这种技术从傅里叶变换域拓展到分数傅里叶[3]。同年哈尔滨工业大学的刘树田教授等通过增加分数的傅里叶变换周期为系统的密钥以及多级重复操作去得了很好的效果[4]。2010年南昌大学的吴建华和周南润教授提出用一维的离散余弦变换进行图像加密。一般随机相位模板由一维混沌函数产生，本发明采用二维混沌映射，增大了密钥空间，增大了破译难度[5]。

参考文献：

[1]O.Matoba,T.Nomura,E.Perez-Cabre,M.Millan,and B.Javidi,Opticaltechniques for information security,Proceedings of IEEE 2009,97:1128-1148

[2]P.Réfrégier and B.Javidi,Optical image encryption based on inputplane and Fourier plane random encoding,Opt.Lett.,1995,20:767-769

[3]G.Unnikrishan,J.Joseph,andK.Singh,Optical encryption by double-random phase encoding in the fractional Fourier domain,Opt.Lett.,25,887-889(2000)

[4]B.zhu,S.Liu,andQ.Ran,Optical image encryption based onmultifractional Fourier transform,Opt.Lett.,25,1159-1161(2000)

[5]JianhuaWu,Linzhang and Nanrun Zhou Image encryption based on themultiple-order dicrete fractional cosine transform,Opt.commun.,283,1720-1725(2010)

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在增大密钥空间，增大破译难度，从而提高加密图像的质量，并且加密方法简单易行，便于操作。本发明采用的技术方案是，基于二维离散余弦变换和二维混沌映射图像加密方法，步骤如下：

密钥的生成步骤：