單通道彩色圖像文件加密

彩色圖像的應(yīng)用越來越廣泛彩色圖像加密成為信息安全的重要研究課題。通常將彩色圖像先分解為3個分量,再用不同的通道分別對這3個分量進行加密,解密時分別對各個
通道解密,以恢復(fù)原始彩色圖像,這就是多通道彩色圖像文件加密。

為此本文設(shè)計一種基于分?jǐn)?shù)傅里葉變換(FrFrr)的三相位編碼舊的單通道彩色圖像加密方法。由于僅使用1個通道對彩色圖像進行加密,與多通道彩色圖像加密方法相比,只需要一套光學(xué)元件不僅使實驗難度降低,也減少了系統(tǒng)的成本,實用性較強。由于引入了隨機相位編碼技術(shù),在不知密鑰的情況下幾乎不可能獲得原圖像信息,保證了彩色圖像加密的安全性。

加密過程

設(shè)明文圖像為RGB彩色圖像Y(x,y),像素點數(shù)為MxN,加密過程如下:

1)空間轉(zhuǎn)換。將明文RGB彩色圖像Y(x,y)進行空間轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換到HSI空間,得到H(x,y)、S(石,糾和I(x,y)3個分量再進行:

單通道彩色圖像文件加密

處理。

2)加密S(x,y)。取[O,V間的隨機數(shù)seed作為初始值代入Logistic map映射產(chǎn)生M×N的二維隨機矩陣R(x,Y),用常數(shù)e去平衡S(x,Y),j和R(x,Y)為糾的能量,即:

單通道彩色圖像文件加密

運用Liu等人提出的雙圖像加密算法,得到:

單通道彩色圖像文件加密

記錄相位q(x,y)。S(x,y)的加密過程如圖1所示。

單通道彩色圖像文件加密

3)第1輪FrFT。令復(fù)振幅函數(shù)c(x,y)為:

單通道彩色圖像文件加密

經(jīng)過a階FrFT后可得:

單通道彩色圖像文件加密

記錄下A(x,y)exp[jcqrx,y)]。

4)第2輪FrFr。令p讓q對A(x,y)exp[jw(x,y)]進行相位調(diào)制:

單通道彩色圖像文件加密

對A(x,y)exp[j qrx,y)]進行a階FrFT,即:

單通道彩色圖像文件加密

再進行相位調(diào)制:

單通道彩色圖像文件加密

其中,B(x,y)exp[j wx,y)]為密文圖像,圖像文件加密過程結(jié)束。

3-4加密原理如圖2所示。加密過程中a.seed和‘P作為密鑰,e是重要參數(shù)。

單通道彩色圖像文件加密

二、多幅彩色圖像加密方法

為了在同一通道上加密多幅彩色圖像,可以采用級聯(lián)的方式,其框圖如下圖所示。An、Bn,In、H'n、φn、φn和ψn在每個加密單元都將出現(xiàn)。幅度Bn和相位ψn是最終的密文,B總能量等于I1。

單通道彩色圖像文件加密

小知識之級聯(lián)

級聯(lián)指一系列單線答復(fù)郵件,其中每個郵件都是對上個郵件的答復(fù),都包含了前面所有信息包的最近的更改信息,每一行的前面由新聞閱讀器的投遞命令加入不端縮短的>號(有時是其它字符),表示對前面郵件的 6、Cc。