[发明专利]一种图像加密方法、系统、图像解密方法及解密系统

权利要求书

1.一种图像加密方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.获取待加密的原始图像；

S2.基于计算全息GS算法将原始图像编码为纯相位全息加密图；

S3.利用Logistic混沌系统产生伪随机序列数组，基于伪随机序列数组生成互补数组，并对伪随机序列数组、互补数组进行预处理，得到预处理后的伪随机序列数组及其互补数组；

S4.基于预处理后的伪随机序列数组及其互补数组，对纯相位全息加密图进行随机掩膜分块，得到分块子图像；

S5.利用Logistic混沌系统对分块子图像进行按位异或运算扩散，得到置乱加密的子图像；

S6.将置乱加密的子图像合成完整的加密图像。

2.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，基于计算全息GS算法将原始图像编码为纯相位全息加密图的过程为：

S21.引入与原始图像像素大小相同的随机相位矩阵，从原始图像的空域出发，将原始图像与随机相位矩阵分别作为迭代输入的振幅与相位，并设置阈值；

S22.对振幅和相位进行傅里叶变换，得到频域分布，然后施加频域约束，保留相位信息，振幅归一；

S23.对施加频域约束后的频域分布进行逆傅里叶变换，得到空域分布后，施加空域约束；

S24.重复执行步骤S22～S23，在执行过程中，根据目标图像与当次迭代输出图像像素结果之间的误差进行计算，在图像像素之间的相关系数大于等于阈值时，迭代终止，输出最终的纯相位全息加密图。

3.根据权利要求2所述的图像加密方法，其特征在于，设原始图像表示为f(x,y)，g(u,v)为待加密图像，φ(x,y)为随机相位，x,y分别为空域的横、纵坐标，u,v分别为频域的横、纵坐标，则基于计算全息GS算法将原始图像编码为纯相位全息加密图的过程满足公式：

F(x,y)＝f(x,y)·φ(x,y)

其中，FT为快速傅里叶变换，IFT为快速逆傅里叶变换；g_n(u,v)为经过第n次变换后图像在频域的坐标，f_n(x,y)为经过第n次变换后图像在空域的坐标。

4.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，利用Logistic混沌系统产生伪随机序列数组，基于伪随机序列数组生成互补数组的过程为：

S31.引入Logistic混沌系统的非线性迭代方程，设定第一组初始值，利用非线性迭代方程产生一个映射变量；

S32.确定纯相位全息加密图的像素数量，以此作为映射变量的迭代次数，再次经过非线性迭代方程运算，生成一组初始伪随机数组；

S33.将初始伪随机序列数组中小于等于0.5的元素赋值为0,其余的元素赋值为1，生成一组仅有0、1且位置随机的伪随机序列数组；

S34.引入一组全部值为1的大小相同的数组，将该数组与S33的伪随机序列数组相减，得到互补数组；

在步骤S31中，Logistic混沌系统的非线性迭代方程为：

X＝U·X·(1-X)

其中，在第一组初始值中，U取U₁，X取X₁；

对伪随机序列数组、互补数组进行的预处理为：将伪随机序列数组和互补数组做0和1归一化，将小于等于0.5的元素归为0，其余的元素归为1。

5.根据权利要求4所述的图像加密方法，其特征在于，基于预处理后的伪随机序列数组及其互补数组，对纯相位全息加密图进行随机掩膜分块时，将伪随机序列数组及其互补数组分别与纯相位全息加密图的像素做点乘计算，得到两张分块子图像。