[发明专利]一种基于多参数分数阶离散Tchebichef变换的图像加密方法

说明书

本发明请求保护一种基于多参数分数阶离散Tchebichef变换的图像加密方法，涉及数字图像处理、信息安全的技术领域。本发明利用图像块的分数阶的变换阶数、生成序列的初始值和系统参数作为图像加密的密钥，然后对图像进行加密。图像解密过程为上述逆过程，将加密后的图像通过正确秘钥、错误密钥解密加密图像，分别得到正确解密图像和错误解密图像。通过实验分析得出本加密方法具有很高的安全性。本图像加密方法增大了密钥空间，增强了加密系统的安全性。另外，本方法提出的加密算法得到的密文图像是实值图像，其大小与原始图像大小相同，方便显示、传输和存储。

技术领域

本发明涉及信号变换、混沌随机序列产生、图像加密等技术，属于数字图像处理、信息安全等技术领域。

背景技术

图像是人类社会中的常用的信息载体。图像因其直观、生动等特点，成为人类最愿意接受和使用的一种表达方式。据统计，一个人获取的信息的大约有75％来自视觉。因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类工作生活的方方面面，例如：航天和航空技术、生物医学工程、通信工程、工业工程、军事公安、文化艺术、机器人视觉、视频和多媒体系统、科学可视化以及电子商务，在人类的生活中发挥巨大的作用。然而，在庞大的数字网络中，不可避免的会涉及图像的传输和存储，这些以数字化形式存在于网络上的图像可以被快速的复制、修改、删除和添加，从而容易导致一些恶意破坏，因此安全可靠的信息安全技术的需求也变得越来越迫切。

数字图像处理又称为计算机图像处理，就是利用各种数字硬件与计算机，对图像信息通过转换而得到的电信号进行相应的数学运算，例如图像去噪、图像分割、提取特征、图像增强、图像复原等，以便提高图像的实用性，从而满足人类的心理、视觉或者应用的需求的一种行为。因为数字图像处理的方便性和灵活性，所以数字图像处理技术已经成为了图像处理领域的主流。数字图像处理技术主要涉及到的关键技术有：图像的采集与数字化、图像的编码、图像的增强、图像恢复、图像分割、图像分析等。在实际应用中，根据不同的情况采取相应的措施以满足人类的视觉需求。

信息安全主要包括以下五方面的内容，即需保证信息的保密性、真实性、完整性、未授权拷贝和所寄生系统的安全性。数字图像加密技术和信息隐藏技术是现在处理数字图像信息安全问题的主要办法。数字图像加密的源于早期的经典加密理论，其目的是将一副给定的图像按照一定的变换规则在空间域或频域将其变换为一副杂乱无章的图像，从而影响其图像本身的真实信息。图像加密解密技术随着信息安全与保密而发展起来，良好的数字图像加密方法可以达到非法使用者无法破译图像内容的目的。

本发明提出的基于多参数分数阶离散Tchebichef变换的图像加密方法，建立起了多参数分数阶离散Tchebichef变换的分数阶、随机序列的初始值和系统参数与图像加密密钥之间的联系，将图像块的分数阶正交多项式变换的变换阶数、生成序列的初始值和系统参数应用到图像加密领域，结果表明本发明所提出的方法的加密密钥空间大，能抵抗攻击者的穷举攻击。另外本发明提出的方法得到的密文图像是实值图像，其大小与原始图像大小相同，方便显示、传输和存储。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种增强了加密系统的安全性、方便显示、传输和存储的基于多参数分数阶离散Tchebichef变换的图像加密方法。本发明的技术方案如下：

一种基于多参数分数阶离散Tchebichef变换的图像加密方法，其包括以下步骤：

1)、初始化，初始值x₀、y₀和系统参数μ₁、μ₂，采用产生(0,1)之间的互不相关随机数的方法来产生两个随机数序列X和Y，将随机数序列转换成生成序列q_x和q_y；