基于伽玛函数和密文拼接的多通道图像编解码方法技术

本发明专利技术涉及一种gyrator变换和伽玛随机函数的彩色图像编解码方法，可用于图像加密。在加密方，将彩色图像分解为红绿蓝三个单色通道分量图片，然后生成三组加密参数，再产生三组随机相位函数，并使用gyrator变换对分量图像在空域和频域分别加密，得到密文。最后产生三个随机整数，将密文数据随机的拼接到一个矩阵中。在解密方，将拼接矩阵分解成三个分量的密文数据，再用共轭相位密钥对每个通道图像进行解密，恢复合成出彩色图片。本发明专利技术方法可改变密文相位分布模式，抵抗相位恢复算法的攻击，通过随机拼接抵抗来自其他破解方案的算法攻击，提高加密强度，该方法可对三通道彩色图像进行加密，具有优异的社会效益和经济效益。

Multichannel Image Coding and Decoding Method Based on Gamma Function and Ciphertext Mosaic

The invention relates to a method of color image coding and decoding based on gyrator transform and gamma random function, which can be used for image encryption. In the encrypted side, the color image is decomposed into three monochrome channel component images of red, green and blue, and then three groups of encryption parameters are generated. Then three groups of random phase functions are generated. The component images are encrypted in spatial and frequency domain respectively by gyrator transform, and the ciphertext is obtained. Finally, three random integers are generated and ciphertext data are randomly spliced into a matrix. In the decryption side, the stitching matrix is decomposed into three components of ciphertext data, and then the conjugate phase key is used to decrypt each channel image to restore and synthesize the color image. The method of the invention can change the phase distribution mode of ciphertext, resist the attack of phase recovery algorithm, resist the attack of algorithm from other cracking schemes by random stitching, and improve the encryption intensity. The method can encrypt three-channel color image, and has excellent social and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
基于伽玛函数和密文拼接的多通道图像编解码方法
本专利技术属于信息安全
，具体涉及一种图像加密与解密技术。
技术介绍
随着互联网以及多媒体技术的不断发展，信息安全方面的问题不容忽视。数字图像作为最重要的信息传递载体之一。在军事、金融、医疗、科研等领域，图像数据往往要进行加密以后在进行传输，用于防止信息的窃取，因此，图像加密技术也越来越受到人们的重视。图像加密的目的是将图像本身所表达的信息进行隐藏，使不掌握密钥的用户无法获得图像的真实内容，而掌握密钥的用户可以通过解密算法，获得真实的图像信息。光学图像加密技术是通过光电系统或者虚拟光学系统，使用一定的算法，对原图像进行一定的扰乱操作，实现图像数据的加密。最早的光学图像加密系统是Refregier和Javidi提出的双随机相位编码系统，该系统在典型的4f系统中，分别在光信号的输入平面和傅立叶频谱面上分别放入一块随机的相位掩模板，其目的是对输入图像的振幅与相位信息分别进行加密，从而达到令输出的密文完全变为一幅白噪声图像的目的。此后该系统又拓展到了分数傅立叶域、菲涅尔域等。加密的手段以及应用领域也有了相当大的发展，从而也进一步的提高了系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.gyrator变换和伽玛分布随机相位函数的彩色图像加密与解密方法，其特征在于，包括如下步骤：如图1所示，加密过程如下：1）待加密的图像为I(x,y)，对于红绿蓝三通道的彩色图像，可以分解为三个通道的分量图像，分别用IR(x,y)，IG(x,y)和IB(x,y)，每个通道的图像在每个像素上都是实数，可以将其看作是一个振幅函数，x和y表示图像的像素坐标，图像的像素尺寸均为M*N；2）产生随机相位函数R1(x,y)=exp[i*m1(x,y)]，其中i表示虚数单位，m1(x,y)表示经过线性变换的伽玛分布的随机矩阵，m1(x,y)可以写成m1(x,y)=a1+b1*g(α1,β1,x,y)，  ...

【技术特征摘要】
1.gyrator变换和伽玛分布随机相位函数的彩色图像加密与解密方法，其特征在于，包括如下步骤：如图1所示，加密过程如下：1）待加密的图像为I(x,y)，对于红绿蓝三通道的彩色图像，可以分解为三个通道的分量图像，分别用IR(x,y)，IG(x,y)和IB(x,y)，每个通道的图像在每个像素上都是实数，可以将其看作是一个振幅函数，x和y表示图像的像素坐标，图像的像素尺寸均为M*N；2）产生随机相位函数R1(x,y)=exp[i*m1(x,y)]，其中i表示虚数单位，m1(x,y)表示经过线性变换的伽玛分布的随机矩阵，m1(x,y)可以写成m1(x,y)=a1+b1*g(α1,β1,x,y)，（1）其中，a1和b1是线性变换参数，取实数，根据伽玛函数的定义，该随机分布函数包含了形状参数和尺度参数，在式（1）中，分别为用α1和β1表示；3）将待加密的图像IR(x,y)，与随机相位函数R1(x,y)相乘，并将其作为系统的输入，即t(x,y)=IR(x,y)*R1(x,y)；（2）4）用gyrator变换对输入t(x,y)进行加密，该变换在计算机中可以用快速傅立叶变换算法实现，可以用下式表示，T(x,y)=FFT[t(x,y)*exp[i*2π*x*y*cot(ξ1)]]*exp[i*2π*x*y*cot(ξ1)]，（3）其中，ξ1表示gyrator变换的角度参数，一般取0<ξ1<2π；5）使用于步骤2）中相同的方法，但是选择另一组线性变换参数a1、b1、形状参数α1和尺度参数β1，产生随机相位函数R2(x,y)=exp[i*m2(x,y)]，再将gyrator变换的输出函数T(x,y)乘以R2(x,y)，即T´(x,y)=T(x,y)*R2(x,y)；（4）6）再次进行gyrator变换，得到加密图像cR(x,y)，可以用下式表示，cR(x,y)=FFT[T´(x,y)*exp[i*2π*x*y*cot(ξ2)]]*exp[i*2π*x*y*cot(ξ2)]，（5）其中，ξ2也是表示gyrator变换的角度参数，ξ1和ξ2可以取不同的值，这样可以提高加密强度，输出的加密图像cR(x,y)是复数函数包含了振幅和相位两部分；7）对绿色和蓝色通道的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡达岭，孙文卿，陈宝华，王军，吴泉英，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32