非对称图像加密与认证方法和装置制造方法及图纸

本申请提出一种非对称图像加密与认证方法和装置，其中，方法包括：将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵；对第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱，利用二值矩阵对傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱，将稀疏频谱转换为等价复数矩阵，对等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥，利用部分加密密文和解密密钥进行非线性认证。该方法使用三元数表示彩色图像，可以将彩色图像不同颜色通道并行处理，避免了对彩色图像进行灰度化处理导致的颜色信息丢失或者单通道图像分别处理的繁琐性，在认证时，仅使用很少一部分密文数据得到的解密图像，能够有效地保护图像的内容安全。

Asymmetric Image Encryption and Authentication Method and Device

【技术实现步骤摘要】
非对称图像加密与认证方法和装置
本申请涉及图像处理
，尤其涉及一种非对称图像加密与认证方法和装置。
技术介绍
在当前信息时代，由于计算机网络和数字多媒体的普及，海量多媒体信息在不断的产生和经过互联网传输，数字化信息的发展给人们的社会和日常生活带来了便利。但是，由于数字图像和音视频可以轻易地使用免费软件篡改，多媒体信息的安全也面临着巨大挑战。图像加密作为一种保护图像信息安全的技术，自双随机相位加密算法提出以来得到了不断的发展，并将其推广至菲涅尔变换域、分数阶傅里叶变换域等。现有的图像加密算法大多数针对灰度图像，虽然可以将其应用于彩色图像加密，但是重复性的操作过于繁琐。
技术实现思路
本申请提出一种非对称图像加密与认证方法和装置，用于解决相关技术中的图像加密算法对彩色图像进行加密，存在操作繁琐的问题。本申请一方面实施例提出了一种非对称图像加密与认证方法，包括：将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵；对所述第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱；利用二值矩阵对所述傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱；将所述稀疏频谱转换为等价复数矩阵；对所述等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥；利用部分加密密文和所述解密密钥进行非线性认证。本申请实施例的非对称图像加密与认证方法，通过将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵，对第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱，利用二值矩阵对傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱，将稀疏频谱转换为等价复数矩阵，对等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥，利用部分加密密文和解密密钥进行非线性认证。由此，使用三元数表示彩色图像，可以将彩色图像不同颜色通道并行处理，避免了对彩色图像进行灰度化处理导致的颜色信息丢失或者单通道图像分别处理的繁琐性，并且与四元数表示为一个整体进行处理相比，三元数的三个分量正好与彩色图像的三个通道对应，节省一个分量的存储空间，在认证时，仅使用很少一部分密文数据得到的解密图像，能够有效地保护图像的内容安全。作为本申请另一方面实施例一种可能的实现方式，所述将所述稀疏频谱转换为等价复数矩阵，包括：提取所述稀疏频谱的一个实部分量和两个虚部分量；将提取的所述稀疏频谱的一个实部分量和两个虚部分量，表示为所述等价复数矩阵。作为本申请另一方面实施例一种可能的实现方式，所述对所述等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥，包括：对所述等价复数矩阵进行等模分解，得到第一复值掩码和第二复值掩码，所述第一复值掩码为加密密文，所述第二复值掩码为解密密钥。作为本申请另一方面实施例一种可能的实现方式，所述利用部分密文和所述密钥进行非线性认证，包括：将所述第一复值掩码与所述第二复值掩码相加得到第一矩阵；将所述第一矩阵划分为非重叠的2×2个子块；根据第一行的第一子块和第二子块构建第二三元数矩阵；对所述第二三元数矩阵进行三元数傅里叶反变换，得到第三三元数矩阵；从所述第三三元数矩阵中提取三个颜色分量，得到解密彩色图像；根据所述三个颜色分量非线性相关值的中心平均值对所述解密彩色图像进行认证。本申请另一方面实施例还提出一种非对称图像加密与认证装置，包括：处理模块，用于将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵；变换模块，用于对所述第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱；稀疏模块，用于利用二值矩阵对所述傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱；转换模块，用于将所述稀疏频谱转换为等价复数矩阵；分解模块，用于对所述等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥；认证模块，用于利用部分加密密文和所述解密密钥进行非线性认证。本申请实施例的非对称图像加密与认证装置，通过将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵，对第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱，利用二值矩阵对傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱，将稀疏频谱转换为等价复数矩阵，对等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥，利用部分加密密文和解密密钥进行非线性认证。由此，使用三元数表示彩色图像，可以将彩色图像不同颜色通道并行处理，避免了对彩色图像进行灰度化处理导致的颜色信息丢失或者单通道图像分别处理的繁琐性，并且与四元数表示为一个整体进行处理相比，三元数的三个分量正好与彩色图像的三个通道对应，节省一个分量的存储空间，在认证时，仅使用很少一部分密文数据得到的解密图像，能够有效地保护图像的内容安全。作为本申请另一方面实施例一种可能的实现方式，所述转换模块具体用于：提取所述稀疏频谱的一个实部分量和两个虚部分量；将提取的所述稀疏频谱的一个实部分量和两个虚部分量，表示为所述等价复数矩阵。作为本申请另一方面实施例一种可能的实现方式，所述分解模块具体用于：对所述等价复数矩阵进行等模分解，得到第一复值掩码和第二复值掩码，所述第一复值掩码为加密密文，所述第二复值掩码为解密密钥。作为本申请另一方面实施例一种可能的实现方式，所述认证模块具体用于：将所述第一复值掩码与所述第二复值掩码相加得到第一矩阵；将所述第一矩阵划分为非重叠的2×2个子块；根据第一行的第一子块和第二子块构建第二三元数矩阵；对所述第二三元数矩阵进行三元数傅里叶反变换，得到第三三元数矩阵；从所述第三三元数矩阵中提取三个颜色分量，得到解密彩色图像；根据所述三个颜色分量非线性相关值的中心平均值对所述解密彩色图像进行认证。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例提供的一种非对称图像加密与认证方法的流程示意图；图2为本申请实施例提供的一张用于验证的图像；图3为本申请实施例提供的另一张用于验证的图像；图4为本申请实施例提供的当R＝100％时解密后的图像；图5为本申请实施例提供的当R＝80％时解密后的图像；图6为本申请实施例提供的当R＝50％时解密后的图像；图7为本申请实施例提供的当R＝20％时解密后的图像；图8为本申请实施例提供的解密后的图像红色通道分量与图2所示的彩色图像红色通道分量的非线性相关值的输出结果；图9为本申请实施例提供的解密后的图像绿色通道分量与图2所示的彩色图像绿色通道分量的非线性相关值的输出结果；图10为本申请实施例提供的解密后的图像蓝色通道分量与图2所示的彩色图像蓝色通道分量的非线性相关值的输出结果；图11为本申请实施例提供的解密后的图像红色通道分量与图3所示的彩色图像红色通道分量的非线性相关值的输出结果；图12为本申请实施例提供的解密后的图像绿色通道分量与图3所示的彩色图像绿色通道分量的非线性相关值的输出结果；图13为本申请实施例提供的解密后的图像蓝色通道分量与图3所示的彩色图像蓝色通道分量的非线性相关值的输出结果；图14为本申请实施例提供的一种非对称图像加密与认证装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。下面参考附图描述本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称图像加密与认证方法，其特征在于，包括：将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵；对所述第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱；利用二值矩阵对所述傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱；将所述稀疏频谱转换为等价复数矩阵；对所述等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥；利用部分加密密文和所述解密密钥进行非线性认证。

【技术特征摘要】
1.一种非对称图像加密与认证方法，其特征在于，包括：将待加密的彩色图像表示为第一三元数矩阵；对所述第一三元数矩阵进行离散三元数傅里叶变换，得到对应得的傅里叶频谱；利用二值矩阵对所述傅里叶频谱进行稀疏，得到稀疏频谱；将所述稀疏频谱转换为等价复数矩阵；对所述等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥；利用部分加密密文和所述解密密钥进行非线性认证。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述稀疏频谱转换为等价复数矩阵，包括：提取所述稀疏频谱的一个实部分量和两个虚部分量；将提取的所述稀疏频谱的一个实部分量和两个虚部分量，表示为所述等价复数矩阵。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述等价复数矩阵进行等模分解得到加密密文和解密密钥，包括：对所述等价复数矩阵进行等模分解，得到第一复值掩码和第二复值掩码，所述第一复值掩码为加密密文，所述第二复值掩码为解密密钥。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用部分密文和所述密钥进行非线性认证，包括：将所述第一复值掩码与所述第二复值掩码相加得到第一矩阵；将所述第一矩阵划分为非重叠的2×2个子块；根据第一行的第一子块和第二子块构建第二三元数矩阵；对所述第二三元数矩阵进行三元数傅里叶反变换，得到第三三元数矩阵；从所述第三三元数矩阵中提取三个颜色分量，得到解密彩色图像；根据所述三个颜色分量非线性相关值的中心平均值对所述待加密的彩色图像进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠宏，尚媛园，刘铁，丁辉，赵晓旭，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11