雙圖像加密解密方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙圖像加密解密方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，各種光學(xué)加密技術(shù)被引入圖像加密中，其中最經(jīng)典的是90年代中期， Refregier和Javidi提出的雙隨機(jī)相位編碼技術(shù)，雙隨機(jī)相位編碼技術(shù)常與各種變化域 相結(jié)合形成光學(xué)加密系統(tǒng)，例如分?jǐn)?shù)傅里葉域（FrRT)、傅里葉域（FT)、菲涅爾域（FrT)、離 散余弦變換域（DCT)、回轉(zhuǎn)變換域（GT)、分?jǐn)?shù)梅林變換域和分?jǐn)?shù)角度變化域等，Alfalou和 Brosseau指出這些技術(shù)可同時(shí)應(yīng)用于壓縮操作。雖然這些光學(xué)技術(shù)具有高速處理多維數(shù) 據(jù)的能力，但是大多數(shù)方法主要針對單圖像。因此，為了減少網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸負(fù)載，眾多學(xué)者 開始關(guān)注雙圖像加密，具有代表性的有：劉正軍等人使用基于回轉(zhuǎn)變換的迭代隨機(jī)二進(jìn)制 編碼加密兩幅圖像，其中兩幅密文圖像作為復(fù)函數(shù)的實(shí)部和虛部并根據(jù)隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)據(jù)相 互交換。陳文等人提出一種基于衍射成像與橫向轉(zhuǎn)換相位光柵方法獲得衍射圖樣作為密文 的雙圖像加密方法。王衢等人將定義的隨機(jī)正交矩陣線性組合兩幅明文圖像并使用雙隨機(jī) 相位編碼將其加密成密文圖像。王曉剛和趙道木將明文圖像加密成振幅密文并使用雙隨機(jī) 相位編碼解密原始圖像，解決了非對稱密碼體制中基于傅里葉域的相位截?cái)嘁子谠獾教囟?攻擊的問題。李慧娟等設(shè)計(jì)了一種基于回轉(zhuǎn)變換域內(nèi)的局部像素置亂的雙圖像加密方法， 其中置亂像素使用阿諾德變換。雷亮等使用隨機(jī)二元矩陣將兩幅原始圖像混合成為一個(gè)單 一的復(fù)函數(shù)，隨后使用多級(jí)相位編碼進(jìn)行圖像加密，還提出一種將每幅圖像信息記錄在兩 個(gè)分?jǐn)?shù)傅里葉光譜的強(qiáng)度干擾模板上并使用隨機(jī)混合編碼重組為密文圖像的雙圖像加密 方法。王曉剛等提出了兩個(gè)安全層的加密方法，通過控制一個(gè)隨機(jī)振幅掩碼，使用非線性空 間和光譜編碼技術(shù)來消除信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。隋連升等人將兩幅明文圖像組合為一幅擴(kuò)展圖 像，然后使用混沌置亂和擴(kuò)散過程來置亂兩幅擴(kuò)展圖像，隨后將分解得到的兩部分作為復(fù) 函數(shù)的相位和振幅部分，接著通過離散分?jǐn)?shù)隨機(jī)變換得到最終的密文圖像。
[0003] 雖然上述的雙圖像加密方法可以提高圖像傳輸和通信效率，但都是將相位掩碼作 為私有密鑰，不利于密鑰的存儲(chǔ)、傳輸和管理。
[0004] 郎俊等提出基于多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)傅里葉變換（DMPFrFT)的圖像加密方法，其中密 鑰的安全性依靠變換的額外參數(shù)而無需使用相位密鑰，但是其中的明文圖像在空間域和變 換域的非線性和無序性較弱，從而加密方法的安全性較低，不利于雙圖像的加密存儲(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種雙圖像加密方法，便于 密鑰的存儲(chǔ)、傳輸和管理；擴(kuò)大了密碼體制的密鑰空間，大大提高了加密方法的安全性和有 效性。
[0006] 本發(fā)明還提供一種雙圖像解密方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種雙圖像加密方法，依次包括圖像組合、混沌置亂、圖像分解、生成調(diào)制相位掩 碼、生成臨時(shí)圖像以及多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換步驟，所述混沌置亂步驟使用Logistic混 沌映射置亂擴(kuò)展圖像，所述多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換步驟是對臨時(shí)圖像進(jìn)行二維DMPFAT 變換，截?cái)嘧儞Q后的相位部分得到最終密文圖像；所述混沌置亂中Logistic混沌映射的初 始值和/或所述多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換的參數(shù)值作為私有密鑰。
[0009] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述雙圖像加密方法中，所述圖像組合步驟包括：將大小為 NXN的原始灰度圖像&和f2，連接為大小為NX2N的擴(kuò)展圖像f；;所述混沌置亂步驟包 括：使用Logistic混沌映射置亂擴(kuò)展所述圖像f；，得到置亂后的圖像f；';所述圖像分解 步驟包括：將置亂后的所述圖像C分解得到兩幅新圖像，表達(dá)式為：f/(i=l，2);所 述生成調(diào)制相位掩碼步驟包括：利用Logistic混沌映射產(chǎn)生一個(gè)混沌隨機(jī)序列，然后轉(zhuǎn)換 成隨機(jī)相位掩碼expQD，基于歸一后的圖像f2'產(chǎn)生另外一個(gè)相位掩碼exp(i<i)2);所 述生成臨時(shí)圖像步驟包括：通過分解得到的所述新圖像f/與所述相位掩碼expQch)及 exp(i(i)2)共同產(chǎn)生臨時(shí)圖像f。;多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換步驟包括：對所述臨時(shí)圖像f。進(jìn) 行二維DMPFAT變換，截?cái)嘧儞Q后的相位部分得到最終密文圖像Cfinal，截?cái)嘧儞Q后的振幅部 分得到共有相位信息4>final，所述二維DMPFAT變換的參數(shù)值用作私有密鑰。
[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述Logistic混純映射包括兩個(gè)一維的Logistic混純映 射，定義式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙圖像加密方法，其特征在于，依次包括： 圖像組合步驟，將原始圖像進(jìn)行組合； 混沌置亂步驟，使用Logistic混沌映射置亂擴(kuò)展所述組合后的圖像； 圖像分解步驟，對所述混沌置亂的圖像進(jìn)行分解； 生成調(diào)制相位掩碼步驟，基于所述混沌映射產(chǎn)生的混沌隨機(jī)序列以及所述分解后的圖 像生成相位掩碼； 生成臨時(shí)圖像步驟，根據(jù)所述分解得到的圖像及相位掩碼產(chǎn)生臨時(shí)圖像； 多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換步驟，對所述臨時(shí)圖像進(jìn)行二維DMPFAT變換，截?cái)嘧儞Q后的 相位部分得到最終密文圖像； 其中，將所述混沌置亂中混沌映射的初始值和/或所述多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換的參 數(shù)值作為私有密鑰。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙圖像加密方法，其特征在于： 所述圖像組合步驟包括：將大小為NXN的原始灰度圖像&和f2，連接為大小為NX2N的擴(kuò)展圖像fe; 所述混沌置亂步驟包括：使用Logistic混沌映射置亂擴(kuò)展所述圖像f6,得到置亂后的 圖像f' 所述圖像分解步驟包括：將置亂后的所述圖像f'e分解得到兩幅新圖像，表達(dá)式為： fr i(i = 1,2)； 所述生成調(diào)制相位掩碼步驟包括：利用Logistic混沌映射產(chǎn)生一個(gè)混沌隨機(jī)序列， 然后轉(zhuǎn)換成隨機(jī)相位掩碼expa^h)，基于歸一后的圖像f' 2產(chǎn)生另外一個(gè)相位掩碼 exp(i<i>2)； 所述生成臨時(shí)圖像步驟包括：通過分解得到的所述新圖像f':與所述相位掩碼expQD及exp(i<i)2)共同產(chǎn)生臨時(shí)圖像fc; 多參數(shù)離散分?jǐn)?shù)角度變換步驟包括：對所述臨時(shí)圖像f。進(jìn)行二維DMPFAT變換，截?cái)嘧?換后的相位部分得到最終密文圖像Cfinal，截?cái)嘧儞Q后的振幅部分得到共有相位