彩色圖像加密方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提出一種彩色圖像加密方法和裝置，其中，方法包括：根據(jù)與待加密彩色圖像中每個顏色通道的像素的坐標，生成與三個顏色通道對應的三元數(shù)矩陣；將三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，并對多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與每個矩陣塊對應的頻譜信息；對所有矩陣塊的頻譜信息組合，生成三元頻譜矩陣，并提取三元頻譜矩陣中的實部分量、第一虛部分量和第二虛部分量；對實部分量、第一虛部分量和第二虛部分量分別進行二維傅里葉變換后，獲取與其實部分別對應的第一矩陣，以及與其虛部分別對應的第二矩陣；根據(jù)第一矩陣和第二矩陣確定加密圖像。本發(fā)明專利技術(shù)操作簡單、具有較高的安全性和較低的存儲空間。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
彩色圖像加密方法和裝置
本專利技術(shù)涉及多媒體信息安全
，尤其涉及一種彩色圖像加密方法和裝置。
技術(shù)介紹
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化的信息可以便捷的通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、分享和使用。在眾多的多媒體數(shù)據(jù)中，圖像可以攜帶更大的信息量而且具有“所見即所得”的效果，成為一種重要的交流方式。這些數(shù)字化的信息不僅涉及了個人的隱私，而且還關(guān)系到國家在政治、經(jīng)濟、國防等方面的安全性，因此圖像的信息安全引起了人們的密切重視。自雙隨機相位編碼技術(shù)被提出以來，圖像加密算法得到了不斷的研究和發(fā)展。相對于灰度圖像，彩色圖像具有更豐富的信息。針對彩色圖像加密問題通常是基于四元數(shù)的彩色圖像矩陣表示可以將彩色圖像的不同顏色分量編碼為一個整體進行處理，但是由于在表示彩色圖像時，將四元數(shù)矩陣實部置為零矩陣，而輸出結(jié)果為全四元數(shù)矩陣，需要較大的存儲空間。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本專利技術(shù)的第一個目的在于提出一種彩色圖像加密方法，以實現(xiàn)操作簡單、具有較高的安全性和較低的存儲空間。本專利技術(shù)的第二個目的在于提出一種彩色圖像加密裝置。本專利技術(shù)的第三個目的在于提出一種計算機設(shè)備。本專利技術(shù)的第四個目的在于提出一種非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)。為達上述目的，本專利技術(shù)第一方面實施例提出了一種彩色圖像加密方法，包括：根據(jù)與待加密彩色圖像中每個顏色通道的像素的坐標，生成與三個顏色通道對應的三元數(shù)矩陣；將所述三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，并對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與所述每個矩陣塊對應的頻譜信息；對所有矩陣塊的頻譜信息組合，生成三元頻譜矩陣，并提取所述三元頻譜矩陣中的實部分量、第一虛部分量和第二虛部分量；對所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量分別進行二維傅里葉變換后，獲取與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的實部分別對應的第一矩陣，以及與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的虛部分別對應的第二矩陣；根據(jù)所述第一矩陣和所述第二矩陣確定加密圖像。在本專利技術(shù)的實施例中，所述將所述三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，包括：將所述三元數(shù)矩陣劃分互不重疊的2×2個矩陣塊。在本專利技術(shù)的實施例中，所述并對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與所述每個矩陣塊對應的頻譜信息，包括：使用離散三元數(shù)傅里葉變換的計算公式對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊計算，獲取所述頻譜信息，其中，所述計算公式為：其中，(u,v)表示頻域坐標，N×M為所述待加密彩色圖像的尺寸信息，θ為秘鑰，μ1,θ＝icosθ+jsinθ，i、j滿足：i2＝j(luò)，ij＝j(luò)i＝-1，j2＝-i，Tθ(u,v)為所述頻譜信息，(m,n)表示空間坐標。在本專利技術(shù)的實施例中，所述根據(jù)所述第一矩陣和所述第二矩陣確定加密圖像，包括：對所述第二矩陣進行水平和垂直鏡像，獲取與所述第二矩陣對應的第三矩陣；根據(jù)所述第一矩陣和所述第三矩陣獲取所述加密圖像。在本專利技術(shù)的實施例中，所述根據(jù)所述第一矩陣和所述第三矩陣獲取所述加密圖像，包括：計算與所述第一矩陣和所述第三矩陣相加后的第四矩陣；根據(jù)所述第四矩陣獲取所述加密圖像。本專利技術(shù)實施例彩色圖像加密方法，該方法將彩色圖像表示為三元數(shù)矩陣，實現(xiàn)了多個分量的整體表示與處理，并根據(jù)Fourier變換的對稱性僅選擇部分系數(shù)作為密文，具有較高的安全性和較低的存儲空間，可應用于多媒體信息安全領(lǐng)域。為達上述目的，本專利技術(shù)第二方面實施例提出了一種彩色圖像加密裝置，包括：生成模塊，用于根據(jù)與待加密彩色圖像中每個顏色通道的像素的坐標，生成與三個顏色通道對應的三元數(shù)矩陣；第一獲取模塊，用于將所述三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，并對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與所述每個矩陣塊對應的頻譜信息；提取模塊，用于對所有矩陣塊的頻譜信息組合，生成三元頻譜矩陣，并提取所述三元頻譜矩陣中的實部分量、第一虛部分量和第二虛部分量；第二獲取模塊，對所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量分別進行二維傅里葉變換后，獲取與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的實部分別對應的第一矩陣，以及與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的虛部分別對應的第二矩陣；確定模塊，用于根據(jù)所述第一矩陣和所述第二矩陣確定加密圖像。本專利技術(shù)的實施例中，所述確定模塊，包括：第一獲取單元，用于對所述第二矩陣進行水平和垂直鏡像，獲取與所述第二矩陣對應的第三矩陣；第二獲取單元，用于根據(jù)所述第一矩陣和所述第三矩陣獲取所述加密圖像。本專利技術(shù)的實施例中，所述第二獲取單元，具體用于計算與所述第一矩陣和所述第三矩陣相加后的第四矩陣。本專利技術(shù)實施例彩色圖像加密裝置，通過生成模塊、第一獲取模塊、提取模塊、第二獲取模塊和確定模塊，將彩色圖像表示為三元數(shù)矩陣，實現(xiàn)了多個分量的整體表示與處理，并根據(jù)Fourier變換的對稱性僅選擇部分系數(shù)作為密文，具有較高的安全性和較低的存儲空間，可應用于多媒體信息安全領(lǐng)域。為達上述目的，本專利技術(shù)第三方面實施例提出了一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如上述第一方面實施例所述的彩色圖像加密方法。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)第四方面實施例提出了一種非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述第一方面實施例所述的彩色圖像加密方法。本專利技術(shù)附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術(shù)的實踐了解到。附圖說明本專利技術(shù)上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1為本專利技術(shù)實施例所提供的一種彩色圖像加密方法的流程示意圖；圖2為本專利技術(shù)實施例所提供的一種彩色圖像；圖3為本專利技術(shù)實施例所提供的一種彩色圖像的密文圖像；圖4為本專利技術(shù)實施例所提供的一種正確解密后的彩色圖像；圖5為本專利技術(shù)實施例所提供的一種彩色圖像加密裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本專利技術(shù)實施例所提供的另一種彩色圖像加密裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術(shù)的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術(shù)，而不能理解為對本專利技術(shù)的限制。下面參考附圖描述本專利技術(shù)實施例的彩色圖像加密方法和裝置。圖1為本專利技術(shù)實施例所提供的一種彩色圖像加密方法的流程示意圖。針對上述實施例，本專利技術(shù)實施例提供了彩色圖像加密方法，如圖1所示，該彩色圖像加密方法包括以下步驟：步驟101，根據(jù)與待加密彩色圖像中每個顏色通道的像素的坐標，生成與三個顏色通道對應的三元數(shù)矩陣。具體的，將尺寸為N×M的彩色圖像f(x,y)表示為三元數(shù)矩陣ft(x,y)，如下公式(1)所示：ft(x,y)＝fR(x,y)+ifG(x,y)+jfB(x,y)公式(1)其中(x,y)表示空間坐標，且i、j滿足：i2＝j(luò)，ij＝j(luò)i＝-1，j2＝-i；fR(x,y)、fG(x,y)和fB(x,y)分別對應彩色圖像的紅(R分量)、綠(G分量)、藍(B分量)顏色分量本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種彩色圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟；根據(jù)與待加密彩色圖像中每個顏色通道的像素的坐標，生成與三個顏色通道對應的三元數(shù)矩陣；將所述三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，并對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與所述每個矩陣塊對應的頻譜信息；對所有矩陣塊的頻譜信息組合，生成三元頻譜矩陣，并提取所述三元頻譜矩陣中的實部分量、第一虛部分量和第二虛部分量；對所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量分別進行二維傅里葉變換后，獲取與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的實部分別對應的第一矩陣，以及與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的虛部分別對應的第二矩陣；根據(jù)所述第一矩陣和所述第二矩陣確定加密圖像。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種彩色圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟；根據(jù)與待加密彩色圖像中每個顏色通道的像素的坐標，生成與三個顏色通道對應的三元數(shù)矩陣；將所述三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，并對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與所述每個矩陣塊對應的頻譜信息；對所有矩陣塊的頻譜信息組合，生成三元頻譜矩陣，并提取所述三元頻譜矩陣中的實部分量、第一虛部分量和第二虛部分量；對所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量分別進行二維傅里葉變換后，獲取與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的實部分別對應的第一矩陣，以及與所述實部分量、所述第一虛部分量和所述第二虛部分量的虛部分別對應的第二矩陣；根據(jù)所述第一矩陣和所述第二矩陣確定加密圖像。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述三元數(shù)矩陣劃分為互不重疊的多個矩陣塊，包括：將所述三元數(shù)矩陣劃分互不重疊的2×2個矩陣塊。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述并對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊進行離散三元數(shù)傅里葉變換，獲取與所述每個矩陣塊對應的頻譜信息，包括：使用離散三元數(shù)傅里葉變換的計算公式對所述多個矩陣塊中的每個矩陣塊計算，獲取所述頻譜信息，其中，所述計算公式為：其中，(u,v)表示頻域坐標，N×M為所述待加密彩色圖像的尺寸信息，θ為秘鑰，μ1,θ＝icosθ+jsinθ，i、j滿足：i2＝j(luò)，ij＝j(luò)i＝-1，j2＝-i，Tθ(u,v)為所述頻譜信息，(m,n)表示空間坐標。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一矩陣和所述第二矩陣確定加密圖像，包括：對所述第二矩陣進行水平和垂直鏡像，獲取與所述第二矩陣對應的第三矩陣；根據(jù)所述第一矩陣和所述第三矩陣獲取所述加密圖像。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邵珠宏，尚媛園，丁輝，趙曉旭，劉鐵，張永祥，
申請(專利權(quán))人：首都師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11