[发明专利]基于级联等模分解的图像加密方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于级联等模分解的图像加密方法及装置，其中，方法包括：S1：将图像编码为第一四元数矩阵；S2：对第一四元数矩阵进行调制四元数Gyrator变换；S3：提取第一至第四分量，并将第一和第二分量组合成第一复数矩阵，将第三和第四分量组合成第二复数矩阵；S4：对第二复数矩阵等模分解得到第一矩阵和第二矩阵；S5：将第一复数矩阵和第二矩阵编码为第二四元数矩阵，并重复执行S2至S4得到第三复数矩阵和第三矩阵；S6：将第三复数矩阵和第三矩阵编码为第四复数矩阵；S7：通过对第四复数矩阵进行截断编码得到密文。该方法可以大幅提升待传输图像的容量，同时具有较高的安全性，可应用于图像信息的安全保护。

技术领域

本发明涉及图像加密技术领域，特别涉及一种基于级联等模分解的图像加密方法及装置。

背景技术

图像因其具有良好的直观性、形象性等特点，已成为人们进行沟通交流的重要介质。随着网络通信和多媒体技术的快速发展和不断应用，在开放的互联网中每天都会有大量的图像进行传输、分享和使用。然而，这些图像信息容易受到攻击，造成信息的泄露或者被篡改。为了保护图像信息的安全，研究人员提出了图像加密技术。

当前，随着和信息传输能力的不断增强，传统的单幅图像加密已经难以满足快速增长的大数据需求。因此，多图像加密算法相继被提出，比如基于相位恢复的多图像加密算法、基于压缩感知的多图像加密算法等。已有的多图像加密方法虽然实现了大容量的图像加密传输，但同时也增加了系统的复杂性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于级联等模分解的图像加密方法，该方法可以大幅提升待传输图像的容量，同时具有较高的安全性，可应用于图像信息的安全保护。

本发明的另一个目的在于提出一种基于级联等模分解的图像加密装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于级联等模分解的图像加密方法，包括以下步骤：步骤S1：将图像编码为第一四元数矩阵；步骤S2：对所述第一四元数矩阵进行调制四元数Gyrator变换；步骤S3：提取经过调制变换后的第一四元数矩阵的第一至第四分量，并将第一分量和第二分量组合成第一复数矩阵，将第三分量和第四分量组合成第二复数矩阵；步骤S4：对所述第二复数矩阵等模分解得到第一矩阵和第二矩阵；步骤S5：将所述第一复数矩阵和所述第二矩阵编码为第二四元数矩阵，并重复执行步骤S2至S4得到第三复数矩阵和第三矩阵；步骤S6：将所述第三复数矩阵和所述第三矩阵编码为第四复数矩阵；步骤S7：通过对所述第四复数矩阵进行截断编码得到密文。

本发明实施例的基于级联等模分解的图像加密方法，使用四元数矩阵对多个通道图像进行编码，具有较高的传输效率；级联的四元数Gyrator变换和等模分解，避免了迭代过程，具有较低的复杂度；通过四元数矩阵的分解和重组，具有更高的安全性，采用四元数矩阵表示将多通道图像编码为一个整体进行处理，从而可以大幅提升待传输图像的容量，同时具有较高的安全性，可应用于图像信息的安全保护。

另外，根据本发明上述实施例的基于级联等模分解的图像加密方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述四元数Gyrator变换计算公式为：

其中，(u,v)表示频域坐标，(x,y)表示空间域坐标，α为旋转角度，μ为任意的单位纯四元数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一复数矩阵和所述第二复数矩阵计算公式为：

其中，运算符S(·)、X(·)、Y(·)和Z(·)表示第一分量、第二分量、第三分量和第四个分量。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一矩阵和第二矩阵的计算公式为：