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提出的雙隨機相位編碼技術(shù)，雙隨機相位編碼技術(shù)常與各種變化域 相結(jié)合形成光學(xué)加密系統(tǒng)，例如分數(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)、分數(shù)梅林變換域和分數(shù)角度變化域等，Alfalou和 Brosseau指出這些技術(shù)可同時應(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)變換的迭代隨機二進制 編碼加密兩幅圖像，其中兩幅密文圖像作為復(fù)函數(shù)的實部和虛部并根據(jù)隨機二進制數(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正交矩陣線性組合兩幅明文圖像并使用雙隨機 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 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斷易于遭到特定 攻擊的問題。李慧娟等設(shè)計了一種基于回轉(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。雷亮等使用隨機二元矩陣將兩幅原始圖像混合成為一個單 一的復(fù)函數(shù)，隨后使用多級相位編碼進行圖像加密，還提出一種將每幅圖像信息記錄在兩 個分數(shù)傅里葉光譜的強度干擾模板上并使用隨機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安全層的加密方法，通過控制一個隨機振幅掩碼，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。隋連升等人將兩幅明文圖像組合為一幅擴展圖 像，然后使用混沌置亂和擴散過程來置亂兩幅擴展圖像，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，接著通過離散分數(shù)隨機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、傳輸和管理。
[0004] 郎俊等提出基于多參數(shù)離散分數(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。

【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、傳輸和管理；擴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、生成臨時圖像以及多參數(shù)離散分數(shù)角度變換步驟，所述混沌置亂步驟使用Logistic混 沌映射置亂擴展圖像，所述多參數(shù)離散分數(shù)角度變換步驟是對臨時圖像進行二維DMPFAT 變換，截斷變換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)離散分數(shù)角度變換的參數(shù)值作為私有密鑰。
[0009] 在其中一個實施例中，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的擴展圖像f；;所述混沌置亂步驟包 括：使用Logistic混沌映射置亂擴展所述圖像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)生一個混沌隨機序列，然后轉(zhuǎn)換 成隨機相位掩碼expQD，基于歸一后的圖像f2'產(chǎn)生另外一個相位掩碼exp(i<i)2);所 述生成臨時圖像步驟包括：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)生臨時圖像f。;多參數(shù)離散分數(shù)角度變換步驟包括：對所述臨時圖像f。進 行二維DMPFAT變換，截斷變換后的相位部分得到最終密文圖像Cfinal，截斷變換后的振幅部 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] 在其中一個實施例中，所述Logistic混純映射包括兩個一維的Logistic混純映 射，定義式為：
【主權(quán)項】
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，將原始圖像進行組合； 混沌置亂步驟，使用Logistic混沌映射置亂擴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)生的混沌隨機序列以及所述分解后的圖 像生成相位掩碼； 生成臨時圖像步驟，根據(jù)所述分解得到的圖像及相位掩碼產(chǎn)生臨時圖像； 多參數(shù)離散分數(shù)角度變換步驟，對所述臨時圖像進行二維DMPFAT變換，截斷變換后的 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)離散分數(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的擴展圖像fe; 所述混沌置亂步驟包括：使用Logistic混沌映射置亂擴展所述圖像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)生一個混沌隨機序列， 然后轉(zhuǎn)換成隨機相位掩碼expa^h)，基于歸一后的圖像f' 2產(chǎn)生另外一個相位掩碼 exp(i<i>2)； 所述生成臨時圖像步驟包括：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)生臨時圖像fc; 多參數(shù)離散分數(shù)角度變換步驟包括：對所述臨時圖像f。進行二維DMPFAT變換，截斷變 換后的相位部分得到最終密文圖像Cfinal，截斷變換后的振幅部分得到共有相位