[发明专利]一种随机尺寸分割结构化相位板的图像加密与解密方法

权利要求书

1.一种随机尺寸分割结构化相位板的图像加密与解密方法，其特征在于：包括如下步骤：

加密过程如下：

1)待加密的图像为I1(x,y)，将其放置在输入面上，根据灰度图像的特点，将其看作是一个振幅函数； 图像的像素尺寸为M*N， 将最大的分割层数设定为整数K，参数K最小值为1，最大值为lg(M)和lg(N)中的较小者，首次分割层数设定为1；

2)产生一个0-1之间随机浮点数R_k，作为该层分割的阈值，下标k表示当前的分割层数；

3)再产生一个0-1之间随机浮点数r，作为比较值，将R_k和r进行比较：①r≤R_k，则将这块相位板的区域进行分割；②rRk，则不进行分割；具体的分割方式是，如果该区域的像素尺寸为m*n，则将其分割为2*2的四块，如果m或n为偶数，则子块的尺寸为m/2或n/2；如果m或n为奇数，则子块的尺寸分别为[(m+1)/2和(m-1)/2]或[(n+1)/2和(n-1)/2]；

4)重复步骤3)，将该层所有的区域进行判断；

5)令k＝k+1，如果kK，则继续进行下一层的分割操作，回到步骤2，重新随机产生R_k；如果k≥R_k，则退出分割操作，进行下一步填充操；

6)对已分割相位板的子区域，逐一进行函数填充， 使用涡旋相位加二次相位分布的函数进行填充，该函数的表达式为，

T_SLPM＝exp[j*k*(d1*theta+d2*x^2+d3*y^2)]， (1)

其中，k为波数，这里取2π；d1，d2和d3均为随机参数；theta，x和y是以该相位区域中心为原点的局部坐标，theta＝arctan(y/x)；T_SLPM是一个纯相位函数；

7)填充完毕后我们就得到了加密所需的第一块相位板，命名为Key1，重复步骤2)-6)，再填充一块相位模板，将其命名为Key2，将Key1放在输入面上，将Key2放在傅立叶频谱面上；

8)按照下列公式计算，就可以得到输出的密文信息，

E1＝FFT[FFT(I1*Key1)*Key2]， (2)

其中，FFT[-]表示二维快速傅立叶变换，E1为输出的密文信息；

9)将加密图像E1和密钥Key2通过保密信道传输到图像接收者一端；

解密过程：

1)由Key2得到共轭函数分布Key3；

2)根据下式计算出解密图像，

I2＝Abs[FFT(E1*Key3)]， (3)

其中，Abs[-]表示取复数的振幅部分，I2为恢复出的明文信息。