[发明专利]一种基于压缩感知的联合图像压缩/加密方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知的联合图像压缩/加密方法，其特征是由下列步骤实现的：

（i）字典生成：

采用K-SVD算法生成字典，在K-SVD迭代过程中用到的稀疏分解算法为改进的正交匹配追踪算法，改进算法的具体过程如下：先将训练图像分为m种不同的类型，如卫星云图、高光谱遥感、细胞显微图像、人脸、脑部CT或MRI等类型，每个类型选取M幅图像，一共为mM图像；

将每一类图像均分成8×8的子块，得到约10000m个子块作为训练集；

经过K-SVD的迭代后，对于每一类的图像生成了一个大小为64×2000的通用字典 Di，i=1，2，…，m，则最后得到的字典由m个子字典联合构成：

（ii）稀疏编码：用步骤（i）生成的字典D对测试图像进行压缩：将测试图像分成n个8×8的小块，对每一个小块采用正交匹配追踪算法进行稀疏分解，得到一列2000×1的稀疏系数向量，最后将n列稀疏稀疏向量组成一个稀疏矩阵，即为待处理的稀疏矩阵；

（iii）分离稀疏矩阵中非零项的大小和位置，首先用一个相同大小的矩阵记录非零项的位置，出现非零系数时则该位置记为1，否则为零，由此得到的二进制矩阵作为稀疏矩阵的索引矩阵；与此同时依次、连续记录非零项的数据，记为值数组；

（iv）对索引矩阵进行变长码编码：首先对索引矩阵采用zigzag扫描方式读入二进制数据流，接着对二进制数据流和值数组进行变长码编码，得到索引矩阵比特流和值数组比特流；

（v）对两组经过处理的数据流进行混合加密处理：首先由经过变长码编码的索引矩阵比特流通过SHA-1算法生成多个参数，再由这些参数混合初始密钥生成混沌序列的初始值，以此对值数组比特流进行混沌置乱，生成第一个置乱比特流，接着用第一个置乱比特流的最后n位混合初始密钥对索引矩阵比特流做移位猫变换，然后经过熵编码后再结合初始密钥进行第二次混沌置乱，生成第二个置乱比特流，最终结合两个置乱比特流生成输出数据流，完成加密过程。

2.根据权利要求1所述的图像压缩/加密方法，其特征是在稀疏编码过程中，当待压缩/加密图像为某一类图像时，根据图像的类型选取字典中的子字典。

3.用权利要求1所述的图像压缩/加密方法压缩/加密图像的解密方法，其特征是首先，利用生成的第一个置乱比特流的最后32位作为参数，与初始密钥混合对第二个置乱比特流做置乱反变换，然后进行哈夫曼解码；接着用初始密钥和参数对哈夫曼解码后的比特流经行逆向移位猫变换，得到索引矩阵比特流，再由其通过SHA-1算法生成一系列参数，用来将第一个置乱比特流恢复，再进行哈夫曼解码得到值数组；最后由索引矩阵和值数组恢复出稀疏矩阵，通过字典恢复出原始图像块，拼接成原始图像。