超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法及系統(tǒng)，該方法包括：根據(jù)Logistic混沌序列生成相位掩膜；采用四元數(shù)Fourier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù)據(jù)；使用稀疏矩陣對(duì)密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文，其中，分量包括實(shí)部分量和虛部分量；對(duì)稀疏的密文進(jìn)行解密；計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，根據(jù)中心化峰值對(duì)彩色圖像進(jìn)行認(rèn)證。本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法具有較高的安全性，能夠抵抗一定程度的噪聲，適于在圖像的保密通信和認(rèn)證領(lǐng)域中應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像 認(rèn)證方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著圖像采集設(shè)備和移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們獲取的圖像主要為彩色 圖像，不但提供了豐富的視覺(jué)信息更為人們帶來(lái)了賞屯、悅目的視覺(jué)感受。然而，運(yùn)些彩色圖 像可能包含某些隱私或機(jī)密信息，為了隱藏運(yùn)些重要的圖像信息，可W使用圖像加密算法 進(jìn)行安全、可靠的傳輸和使用。
[0003] 自從基于雙隨機(jī)相位編碼的圖像加密算法被提出W來(lái)，基于分?jǐn)?shù)階化urier變換、 Fresnel變換、Gyrator變換等其它變換的圖像加密算法相繼報(bào)道。由于運(yùn)類(lèi)加密算法在加 密和解密過(guò)程中重復(fù)性的使用密鑰，系統(tǒng)安全存在不足。為了進(jìn)一步提高加密系統(tǒng)的安全 性，相關(guān)技術(shù)中將稀疏表示引入基于雙隨機(jī)相位的加密算法。僅對(duì)很少一部分密文數(shù)據(jù)進(jìn) 行解密，恢復(fù)的圖像無(wú)法反映圖像的內(nèi)容。雖然視覺(jué)上無(wú)法辨認(rèn)，但借助非線(xiàn)性相關(guān)方法能 夠?qū)崿F(xiàn)信息認(rèn)證。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)彩色圖像多個(gè)顏色通道的加密并行處理，借助四元數(shù)表示，采用四元數(shù) Fourier變換和雙隨機(jī)相位技術(shù)的加密算法被提出。但是，該方法同樣使用雙隨機(jī)相位加密 技術(shù)，存在與灰度圖像加密算法類(lèi)似的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方 法。該方法具有較高的安全性，能夠抵抗一定程度的噪聲，適于在圖像的保密通信和認(rèn)證領(lǐng) 域中應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)。 [000引為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例公開(kāi)了一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表 示的彩色圖像認(rèn)證方法，包括W下步驟:根據(jù)Logistic混濁序列生成相位掩膜;采用四元數(shù) Fourier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù)據(jù);使用稀疏矩陣對(duì)所述密文數(shù) 據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文，其中，所述分量包括實(shí)部分量和虛部分量;對(duì)所 述稀疏的密文進(jìn)行解密;計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，并根據(jù)中屯、化峰值對(duì)彩色圖像 進(jìn)行認(rèn)證。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，將稀疏表示引 入基于四元數(shù)化urier變換和雙隨機(jī)相位的彩色圖像加密算法之中，僅使用很少一部分密 文實(shí)現(xiàn)彩色圖像的認(rèn)證。該認(rèn)證方法所需的密鑰存儲(chǔ)空間較小，解密圖像在視覺(jué)上具有不 可見(jiàn)性，隱藏了圖像內(nèi)容，安全性更高，對(duì)高斯白噪聲的魯棒性更好。
[0010] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法還可 W具有如下附加的技術(shù)特征：
[0011] 在一些示例中，所述Logistic混濁序列的表達(dá)式為：
[0012] Xn+l =陽(yáng)n(l-Xn)，
[001 ；3]其中，參數(shù)P = 3.96，構(gòu)造相位掩膜的初始值XO = {0.12，0.59}。
[0014] 在一蠟示例中，所沐四元數(shù)化urier變換為左邊型，其定義為：
[0015]
[0016] 其中:y為單位純四元數(shù)，fq(x，y)為彩色圖像的四元數(shù)矩陣，即：
[0017] fq(x,y) = ifR(x,y)+jfG(x,y)+kfB(x,y),
[0018] 其中，下標(biāo){R，G，B}分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)顏色分量。相應(yīng)的，四元數(shù)化urier變換的逆 變換定義為：
[0019]
[0020] 對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密的過(guò)程表示為：
[0021]
，
[00剖其中，e(x，y)為密文數(shù)據(jù)，保1巧表示四元數(shù)化urier變換的逆變換。
[0023] 在一些示例中，所述使用稀疏矩陣對(duì)所述密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示的步驟包 括：
[0024] 分別提取所述密文數(shù)據(jù)的實(shí)部分量和=個(gè)虛部分量，表示為：
[0025]
[0026] 其中，s( ?)表示提取實(shí)部分量，x( ? )、y( ? )、z( ?)為提取虛部分量。
[0027] 將所述實(shí)部分量和=個(gè)虛部分量分別與稀疏矩陣MsU, y)相乘，得到：
[002引
'
[0029] 其中，稀疏矩陣Ms(x，y)是隨機(jī)產(chǎn)生的且由{0,1}構(gòu)成，非零元素所占比例定義為 R，所述稀疏的密文為4'^，7)、8'^，7)、0'^，7)、0'^，7)所構(gòu)成的四元數(shù)矩陣。
[0030] 在一些示例中，通過(guò)如下公式對(duì)所述稀疏的密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，所述公式為：
[0031]
[00創(chuàng)其中，V'表示取共輛運(yùn)算。
[0033] 在一些示例中，所述計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，步驟包括：
[0034] 首先分別計(jì)算=個(gè)顏色分量的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，所述公式為：
[0035] NC(x，y)=|F-i(|F[f(x，y)]F[fSR(x，y)]|w-i|F[f(x，y)]F[fSR(x，y)]})|2，
[0036] 其中，F(xiàn){ ? }、Fi{ ? }分別表示傳統(tǒng)的化urier變換和反變換，參數(shù)W的取值為0.3或 者0.5^^，7)、護(hù)6^，7)分別表示彩色圖像、解密圖像的顏色分量。
[0037] 然后計(jì)算所述=個(gè)顏色分量的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)的平均值，得到所述解密圖像的非 線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)。
[0038] 本發(fā)明第二方面的實(shí)施例公開(kāi)了一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系 統(tǒng)，包括:相位掩膜生成模塊，用于根據(jù)Logistic混濁序列生成相位掩膜;加密模塊，用于采 用四元數(shù)化urier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù)據(jù);稀疏模塊，使用稀 疏矩陣對(duì)所述密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文數(shù)據(jù)，其中，所述分量包括實(shí) 部分量和虛部分量;解密模塊，用于對(duì)所述稀疏的密文進(jìn)行解密;認(rèn)證模塊，計(jì)算解密圖像 的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，根據(jù)中屯、化峰值對(duì)彩色圖像進(jìn)行認(rèn)證。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)，將稀疏表示引 入基于四元數(shù)化urier變換和雙隨機(jī)相位的彩色圖像加密算法之中，僅使用很少一部分密 文數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)彩色圖像的認(rèn)證。該彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)所需的密鑰存儲(chǔ)空間較小，解密圖像在 視覺(jué)上具有不可見(jiàn)性，隱藏了圖像內(nèi)容，安全性更高，對(duì)高斯白噪聲的魯棒性更好。
[0040] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0042] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法的流程圖；
[0043] 圖2使用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法的測(cè)試 圖像示意圖；
[0044] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的方法使用不同稀疏矩陣得到的解密結(jié)果的示意圖；
[0045] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的方法使用R = 7.5%的稀疏矩陣得到的非線(xiàn)性相關(guān)示意圖；
[0046] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的方法在標(biāo)準(zhǔn)差為0.025的高斯噪聲下的非線(xiàn)性相關(guān)示意圖；
[0047] 圖6是相關(guān)技術(shù)中的方法在標(biāo)準(zhǔn)差為0.025的高斯噪聲下的解密結(jié)果示意圖；
[0048] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0化0]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中屯、"、"縱向橫向上"、"下"、 "前"、"后V'左'、"右V'豎曹'、"水甲V'頂'、"底V'胖V'外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì) 重要性。
[0051] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或一體地連接;可 W是機(jī)械連接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過(guò)中間媒介間接相連，可W是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可W具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本 發(fā)明中的具體含義。
[0052] W下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證 方法及系統(tǒng)。
[0053] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法的流 程圖。
[0054] 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方 法，包括W下步驟：
[005日]SlOl:根據(jù)Logistic混濁序列生成相位掩膜。
[0056] 具體地，使用不同初始值的1〇旨131:;[(3混濁序列生成相位掩膜?1^，7)、？2^，7)。其 中，Logistic混濁序列的表達(dá)式為：
[0057] Xn+l =陽(yáng)n(I-Xn)，
[0化引其中，參數(shù)p = 3.96,初始值XO= {0.12,0.59}。
[0059] S102:采用四元數(shù)化urier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù)據(jù)。
[0060] 具體地，在本發(fā)明實(shí)施例中所使用的四元數(shù)Fourier變換為左邊型，該四元數(shù) Fourier變換的定義為：
[0061]
[0062] 其中:y為單位純四元數(shù)，fq(x，y)為彩色圖像的四元數(shù)矩陣，表示為：
[0063] fq(x,y) = ifR(x,y)+jfG(x,y)+kfB(x,y),
[0064] 其中，下標(biāo){R，G，B}分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)顏色分量。相應(yīng)的，四元數(shù)化urier變換的逆 變換定義為：
[00 化]
[0066] 對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密的過(guò)程可表示為：
[0067]
[006引其中，e (X，y)為密文數(shù)據(jù)，I {'}表示四元數(shù)化ur ier變換的逆變換。
[0069] S103:使用稀疏矩陣對(duì)密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文，其中，分 量包括實(shí)部分量和虛部分量。
[0070] 具體地，根據(jù)稀疏矩陣對(duì)密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示的步驟包括：
[0071] 分別提取密文數(shù)據(jù)的實(shí)部分量和=個(gè)虛部分量，表示為：
[0072]
[0073] 其中，s( ?)表示提取實(shí)部分量，x( ? )、y( ? )、z( ?)為提取虛部分量。
[0074] 將實(shí)部分量和=個(gè)虛部分量分別與稀疏矩陣MsU, y)相乘，得到：
[0075]
[0076] 其中，稀疏矩陣Ms(x，y)是隨機(jī)產(chǎn)生的且由{0,1}構(gòu)成，非零元素所占比例定義為 R，稀疏的密文為4'^，7)、8'^，7)、0'^，7)、0'^，7)所構(gòu)成的四元數(shù)矩陣。
[0077] S104:對(duì)稀疏的密文進(jìn)行解密。
[0078] 可W理解的是，解密過(guò)程為加密過(guò)程的逆過(guò)程，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可W通 過(guò)如下公式對(duì)稀疏的密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，該公式為：
[0079]
[0080] 其中，V'表示取共輛運(yùn)算。
[0081] S105:計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，根據(jù)中屯、化峰值對(duì)彩色圖像進(jìn)行認(rèn)證。
[0082] 具體地，計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)的步驟包括：
[0083] 首先分別計(jì)算=個(gè)顏色分量的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，計(jì)算公式為：
[0084] NC(x，y)=|F-i(|F[f(x，y)]F[fSR(x，y)]|w-i{F[f(x，y)]F[fSR(x，y)]})|2，
[0085] 其中，F(xiàn)、Fi分別表示傳統(tǒng)的化urier變換和反變換，參數(shù)W-般取值為0.3或者0.5， f(X，y)、fSK(x，y)分別表示彩色圖像、解密圖像的顏色分量；
[0086] 然后，計(jì)算=個(gè)顏色分量的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)的平均值，得到解密圖像的非線(xiàn)性相 關(guān)系數(shù)，進(jìn)而根據(jù)中屯、化峰值認(rèn)證彩色圖像。
[0087] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，將稀疏表示引 入基于四元數(shù)化urier變換和雙隨機(jī)相位的彩色圖像加密算法之中，僅使用很少一部分密 文數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)彩色圖像的認(rèn)證。該彩色圖像認(rèn)證方法所需的密鑰存儲(chǔ)空間較小，解密圖像在 視覺(jué)上具有不可見(jiàn)性，隱藏了圖像內(nèi)容，安全性更高，對(duì)高斯白噪聲的魯棒性更好。
[0088] 為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法的 W上優(yōu)勢(shì)，W下通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。
[0089] 實(shí)驗(yàn)所使用的彩色圖像如圖2所示，其中，圖2(a)是彩色圖像Lena,圖2(b)是彩色 圖像化pper，尺寸均為512 X512。其中，Logistic混濁序列的參數(shù)P = 3.96,構(gòu)造相位掩膜的 初始值義〇={〇.12,〇.59};四元數(shù)化111'161'變換的參數(shù)護(hù)=0+../ +巧/^盡:;:稀疏矩陣13(義，7)中 非零元素的比例R= {7.5% ,12% ,20% ,30% ,45% }。
[0090] 使用本發(fā)明方法對(duì)圖2(a)和圖2(b)中的圖像Lena和化pper進(jìn)行加密和解密，在不 同稀疏矩陣下解密圖像的醒SE值如表1:
[0091] 表1
LUUW」 具甲，圏像Lena的鮮醬結(jié)采觀圏3所不，便用小問(wèn)柿踰巧陣得判的鮮醬結(jié)采：UW = 7.5%，（b)R=12%，（c)R = 20%，（d)R = 30%，（e)R = 45%，可W看出，隨著原始密文信息 的逐漸減少，解密的圖像質(zhì)量隨之下降。當(dāng)稀疏矩陣Ms(x，y)中非零元素的比例R = 7.5% 時(shí)，所恢復(fù)出的圖像隱藏了有意義的圖像內(nèi)容，在視覺(jué)上便無(wú)法辨認(rèn)。
[0094]接下來(lái)，對(duì)僅使用7.5%的密文解密得到的圖像計(jì)算非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如圖4 所示：（a)Lena，w = 0.3; (t〇Lena，w = 0.5; (C)化卵e;r，w = 0.3; (d)化卵e;r，w = 0.5,可W看 出，當(dāng)參數(shù)W取值0.3或者0.5時(shí)，均可W觀察到中屯、化的峰值圖，運(yùn)也說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的 彩色圖像的認(rèn)證方法具有可行性和有效性。
[00%]為了說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的彩色圖像認(rèn)證方法的魯棒性，向7.5%的密文數(shù)據(jù)分量 分別添加標(biāo)準(zhǔn)差為0.025的零均值高斯白噪聲，在參數(shù)W取值0.5時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的非線(xiàn)性 相關(guān)系數(shù)如圖5:(a化ena，（b)Pepper，顯然可W觀察到中屯、化的峰值。將同樣強(qiáng)度噪聲分別 添加到完整的密文數(shù)據(jù)分量并進(jìn)行解密，結(jié)果如圖6所示：（a)Lena，（b化邱per，此時(shí)無(wú)法觀 察到任何有價(jià)值信息。因此，本發(fā)明實(shí)施例的彩色圖像的認(rèn)證方法能夠抵抗一定強(qiáng)度噪聲， 具有較好的魯棒性。
[0096] 因此，本發(fā)明實(shí)施例的彩色圖像的認(rèn)證方法具有較高的安全性，同時(shí)能夠抵抗一 定程度的噪聲，可應(yīng)用于圖像的保密通信和認(rèn)證領(lǐng)域。
[0097] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)框圖。如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng) 700，包括：相位掩膜生成模塊710、加密模塊720、稀疏模塊730、解密模塊740和認(rèn)證模塊 750。
[0098] 其中，相位掩膜生成模塊710用于根據(jù)Logistic混濁序列生成相位掩膜。加密模塊 720用于采用四元數(shù)Fourier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù)據(jù)。稀疏模 塊730用于使用稀疏矩陣對(duì)所述密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文數(shù)據(jù)，其 中，所述分量包括實(shí)部分量和虛部分量。解密模塊740用于對(duì)所述稀疏的密文進(jìn)行解密。認(rèn) 證模塊750用于計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，根據(jù)中屯、化峰值對(duì)彩色圖像進(jìn)行認(rèn)證。
[0099] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)，將稀疏表示引 入基于四元數(shù)化urier變換和雙隨機(jī)相位的彩色圖像加密算法之中，僅使用很少一部分密 文數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)彩色圖像的認(rèn)證。該彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)所需的密鑰存儲(chǔ)空間較小，解密圖像在 視覺(jué)上具有不可見(jiàn)性，隱藏了圖像內(nèi)容，安全性更高，對(duì)高斯白噪聲的魯棒性更好。
[0100] 需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)的具 體實(shí)現(xiàn)方式與本發(fā)明實(shí)施例的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法的具體實(shí)現(xiàn)方 式類(lèi)似，具體請(qǐng)參見(jiàn)方法部分的描述，為了減少冗余，此處不做寶述。
[0101] 在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不 一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可W在任何 的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中W合適的方式結(jié)合。
[0102] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可W理解:在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可W對(duì)運(yùn)些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，其特征在于，包括W下步驟： 根據(jù)Logistic混濁序列生成相位掩膜； 采用四元數(shù)化urier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù)據(jù)； 使用稀疏矩陣對(duì)所述密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文，其中，所述分量 包括實(shí)部分量和虛部分量； 對(duì)所述稀疏的密文進(jìn)行解密； 計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，根據(jù)中屯、化峰值對(duì)彩色圖像進(jìn)行認(rèn)證。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，其特征在于，所 述Logistic混濁序列的表達(dá)式為： Xn+l = pXn(l-Xn)， 其中，參數(shù)P = 3.96,構(gòu)造相位掩膜?1^，7)、？2^，7)的初始值^={0.12,0.59}。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，其特征在于，所 述四元數(shù)化urier變換為左邊型，其定義為：其中:μ為單位純四元數(shù)，fq(x，y)為彩色圖像的四元數(shù)矩陣形式，即： fq(x,y) = ifR(x,y)+jfG(x,y)+kfB(x,y), 運(yùn)里，下標(biāo){R，G，B}分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)顏色分量。相應(yīng)的，四元數(shù)化urier變換的逆變換 定義責(zé).對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密的過(guò)程可W表示為：其中：e(x，y)為所述密文數(shù)據(jù)，巧：?·Η表示四元數(shù)化urier變換的逆變換。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，其特征在于，使 用稀疏矩陣對(duì)密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，具體步驟包括： 分別提取所述密文數(shù)據(jù)的實(shí)部分量和Ξ個(gè)虛部分量，表示為： /4('、-，.1')二.、'(>(.、-，.1.：))，公(.、-，.1')二叫(；-'(.\-..1〇) (-χ.ν,.ν) = ' 其中，s( ·)表示提取實(shí)部分量，χ( · )、y( · )、ζ( ·)為提取虛部分量。 將所述實(shí)部分量和Ξ個(gè)虛部分量分別與稀疏矩陣Ms (X，y)相乘，得到： (Λ-，.ν) = /?(Λ-，'ν) . （Λ-,ν)' 公(Λ-.'ν)=公(Λ-，.ν) ' 的、（Λ-,ν) = C('、-，.vl· /V/、（Λ-,ν), D'('、-〇.} = ' Μ、（Λ-..r)， 其中，稀疏矩陣Ms(x，y)是隨機(jī)產(chǎn)生的且由{0,1}構(gòu)成，非零元素所占比例定義為R，稀疏 密文則為由4'^，7)、8'^，7)、(：'^，7)、0'^，7)所構(gòu)成的四元數(shù)矩陣。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，其特征在于，通 過(guò)如下公式對(duì)稀疏的密文進(jìn)行解密，解密過(guò)程表示為： =廠(chǎng)I '!廠(chǎng)I (.、-〇.)聽(tīng)(Λ-，.ν)， 其中，表示取共輛運(yùn)算。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證方法，其特征在于，計(jì) 算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，步驟包括： 首先分別計(jì)算Ξ個(gè)顏色分量的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，所述公式為： NC(x，y)= |F_i( |F[f(x，y)]F[fSR(x，y)] |w-i|F[f(x，y)肌fSR(x，y)") |2， 其中，F(xiàn){ · }、Fi{ · }分別表示傳統(tǒng)的化urier變換和反變換，參數(shù)w的取值為0.3或者 0.5，f(x，y)、fSK(x，y)分別表示原彩色圖像、解密圖像的顏色分量； 計(jì)算所述Ξ個(gè)顏色分量的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)的平均值，得到解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系 數(shù)。7. -種超復(fù)數(shù)加密域稀疏表示的彩色圖像認(rèn)證系統(tǒng)，其特征在于，包括： 相位掩膜生成模塊，用于根據(jù)Logistic混濁序列生成相位掩膜； 加密模塊，用于采用四元數(shù)Fourier變換對(duì)彩色圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位加密，得到密文數(shù) 據(jù)； 稀疏模塊，使用稀疏矩陣對(duì)所述密文數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行稀疏表示，得到稀疏的密文，其 中，所述分量包括實(shí)部分量和虛部分量； 解密模塊，用于對(duì)所述稀疏的密文進(jìn)行解密； 認(rèn)證模塊，用于計(jì)算解密圖像的非線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)，根據(jù)中屯、化峰值對(duì)彩色圖像進(jìn)行認(rèn) 證。
【文檔編號(hào)】H04N1/32GK105979116SQ201610201497
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】邵珠宏, 尚媛園, 付小雁, 丁輝, 周修莊
【申請(qǐng)人】首都師范大學(xué)