一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法及装置，属于数字图像加密技术领域。所述方法包括：获取原始图像的各像素点的灰度值和原始图像对应的图像矩阵；根据原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵；对空间域置乱图像矩阵进行预设第一分数阶变换，得到变换域图像矩阵；根据变换域图像矩阵、原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵；根据扩散矩阵、变换域图像矩阵和预设第一置乱算法，确定加密图像矩阵。采用本发明专利技术，可以提升密文图像实际传输过程中的抗噪声和抗丢失性能，减少了图像传输过程中带来的带宽代价。

A digital image encryption method and device based on fractional transformation

The embodiment of the invention provides a digital image encryption method and device based on fractional order transformation, which belongs to the digital image encryption technology field. The method includes: obtaining the gray value of the pixels of the original image and the image matrix corresponding to the original image; according to the image matrix corresponding to the original image and the preset first scrambling algorithm, the scrambled image matrix in the space domain is determined; the spatial domain scrambled image matrix is preset the first fractional order transformation, and the transform domain image is obtained. The matrix is determined according to the transformation domain image matrix, the row value and column value of the image matrix corresponding to the original image, the gray value of each pixel and the preset first diffusion algorithm, and the diffusion matrix is determined by the diffusion matrix, the transform domain image matrix and the preset first scrambling algorithm. By adopting the invention, the anti noise and anti loss performance of the ciphertext image in the actual transmission process can be enhanced, and the bandwidth cost brought by the image transmission process can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法及装置
本专利技术涉及数字图像加密
，特别是涉及一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法及装置。
技术介绍
随着计算机和多媒体技术的快速发展，数字图像在网络中的传输非常频繁。某些图像信息如身份证信息图片、军事基地图片和设计图纸等等,不仅涉及个人隐私,而且有的事关国家安全,因此必须采用加密传输的方式。加密算法中最常用的两种分别是基于空间域的图像加密算法，以及基于变换域的图像加密算法。基于空间域的图像加密算法直接在空间域对数字图像进行一系列的处理，比较典型的处理方式为“置乱—扩散”模式或者“置乱—替代—扩散”模式；基于变换域的图像加密算法先将原始图像映射到某种变换域，然后在变换域对图像进行置乱等处理，最后往往采用不同参数重复进行一次或多次变换。但是，基于现有技术的数字图像加密方法，无论是基于空间域还是变换域的图像加密算法，都存在着一些问题。基于空间域的图像加密算法的主要缺点在于图像实际传输过程中的抗噪声和抗丢失性能较差；而基于变换域的图像加密算法的主要缺点在于变换域图像传输过程中增加了带宽代价，而且变换域图像的统计特性往往不完备。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法及装置，以实现提升图像实际传输过程中的抗噪声和抗丢失性能，减少了变换域图像传输过程中带来的带宽代价，提高变换域图像加密的抗统计攻击特性。具体技术方案如下：第一方面，提供了一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法，所述方法包括：获取原始图像的各像素点的灰度值和原始图像对应的图像矩阵；根据所述原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵；对所述空间域置乱图像矩阵进行预设第一分数阶变换，得到变换域图像矩阵；根据所述变换域图像矩阵、所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵；根据所述扩散矩阵、所述变换域图像矩阵和所述预设第一置乱算法，确定加密图像矩阵。可选的，所述根据所述原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵，包括：根据所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值和预设混沌序列发生器，确定第一混沌序列；将所述第一混沌序列进行按照预设方式排序，得到第二混沌序列；根据所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，确定位置变换映射关系；根据所述原始图像对应的图像矩阵和所述位置变换映射关系，确定空间域置乱图像矩阵。可选的，其特征在于，所述预设第一分数阶变换为Hartley变换。可选的，所述根据所述变换域图像矩阵、所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵，包括：根据所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设的归一化平均像素灰度值方程，确定归一化平均像素灰度值；根据所述归一化平均像素灰度级值和预设混沌序列发生器，确定第三混沌序列矩阵；根据所述变换域图像矩阵、所述第三混沌序列矩阵，确定扩散矩阵。可选的，所述基于分数阶变换的数字图像加密的方法的解密过程，包括：根据所述加密图像矩阵和预设第二置乱算法，确定所述扩散矩阵所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值；根据所述扩散矩阵和预设第二扩散算法，确定所述变换域图像矩阵；对所述变换域图像矩阵进行预设第二分数阶变换，得到所述空间域置乱图像矩阵；根据所述空间域置乱图像矩阵和所述预设第二置乱算法，确定所述原始图像对应的图像矩阵和各像素点的灰度值。第二方面，提供了一种基于分数阶变换的数字图像加密的装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于获取原始图像的各像素点的灰度值和原始图像对应的图像矩阵；第一确定模块，用于根据所述原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵；变换模块，用于对所述空间域置乱图像矩阵进行预设第一分数阶变换，得到变换域图像矩阵；第二确定模块，用于根据所述变换域图像矩阵、所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵；第三确定模块，用于根据所述扩散矩阵、所述变换域图像矩阵和所述预设第一置乱算法，确定加密图像矩阵。可选的，所述第一确定模块，还用于：根据所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值和预设混沌序列发生器，确定第一混沌序列；将所述第一混沌序列进行按照预设方式排序，得到第二混沌序列；根据所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，确定位置变换映射关系；根据所述原始图像对应的图像矩阵和所述位置变换映射关系，确定空间域置乱图像矩阵。可选的，所述预设第一分数阶变换为Hartley变换。可选的，所述第二确定模块，还用于：根据所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值、预设灰度级和预设的归一化平均像素灰度值方程，确定归一化平均像素灰度值；根据所述归一化平均像素灰度级值和预设混沌序列发生器，确定第三混沌序列矩阵；根据所述变换域图像矩阵、所述第三混沌序列矩阵，确定扩散矩阵。可选的，所述基于分数阶变换的数字图像加密的装置的解密模块，还用于：根据所述加密图像矩阵和预设第二置乱算法，确定所述扩散矩阵所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值；根据所述扩散矩阵和预设第二扩散算法，确定所述变换域图像矩阵；对所述变换域图像矩阵进行预设第二分数阶变换，得到所述空间域置乱图像矩阵；根据所述空间域置乱图像矩阵和所述预设第二置乱算法，确定所述原始图像对应的图像矩阵和各像素点的灰度值。第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述的方法步骤。本专利技术实施例提供的一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法及装置，可以获取原始图像的各像素点的灰度值和原始图像对应的图像矩阵；根据原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵；对空间域置乱图像矩阵进行预设第一分数阶变换，得到变换域图像矩阵；根据变换域图像矩阵、原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵；根据扩散矩阵、变换域图像矩阵和预设第一置乱算法，确定加密图像矩阵。这样，通过将空间域加密算法和变换域加密算法相互结合的方式，能够实现对图像更加完善的加密，有效地提升图像实际传输过程中的抗噪声和抗丢失性能，减少了变换域图像传输过程中带来的带宽代价，提高变换域图像加密的抗统计攻击特性。当然，实施本专利技术的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于分数阶变换的数字图像加密的解密方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于分数阶变换的数字图像加密的装置结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种终端的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法，其特征在于，所述方法包括：获取原始图像的各像素点的灰度值和原始图像对应的图像矩阵；根据所述原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵；对所述空间域置乱图像矩阵进行预设第一分数阶变换，得到变换域图像矩阵；根据所述变换域图像矩阵、所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵；根据所述扩散矩阵、所述变换域图像矩阵和所述预设第一置乱算法，确定加密图像矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种基于分数阶变换的数字图像加密的方法，其特征在于，所述方法包括：获取原始图像的各像素点的灰度值和原始图像对应的图像矩阵；根据所述原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵；对所述空间域置乱图像矩阵进行预设第一分数阶变换，得到变换域图像矩阵；根据所述变换域图像矩阵、所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵；根据所述扩散矩阵、所述变换域图像矩阵和所述预设第一置乱算法，确定加密图像矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始图像对应的图像矩阵和预设第一置乱算法，确定空间域置乱图像矩阵，包括：根据所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值和预设混沌序列发生器，确定第一混沌序列；将所述第一混沌序列进行按照预设方式排序，得到第二混沌序列；根据所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，确定位置变换映射关系；根据所述原始图像对应的图像矩阵和所述位置变换映射关系，确定空间域置乱图像矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设第一分数阶变换为Hartley变换。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述变换域图像矩阵、所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值和预设第一扩散算法，确定扩散矩阵，包括：根据所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值、所述各像素点的灰度值、预设灰度级和预设的归一化平均像素灰度值方程，确定归一化平均像素灰度值；根据所述归一化平均像素灰度级值和预设混沌序列发生器，确定第三混沌序列矩阵；根据所述变换域图像矩阵、所述第三混沌序列矩阵，确定扩散矩阵。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于分数阶变换的数字图像加密的方法的解密过程，包括：根据所述加密图像矩阵和预设第二置乱算法，确定所述扩散矩阵所述原始图像对应的图像矩阵的行数值与列数值；根据所述扩散矩阵和预设第二扩散算法，确定所述变换域图像矩阵；对所述变换域图像矩阵进行预设第二分数阶变换，得到所述空间域置乱图像矩阵；根据所述空间域置乱图像矩阵和所述预设第二置乱算法，确定所述原...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国真，康学净，罗暄澍，郭子晖，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11