[发明专利]一种基于热光鬼成像原理的图像加密传输方法

说明书

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及一种图像数据的加密传输方法，尤其是一种基于热光鬼成像原理的图像加密传输方法。

背景技术

随着因特网技术的的飞速发展，目前已进入了信息化时代，如何保证信息传输的速度和安全具有非常重要的意义，数字图像因为其包含信息丰富直观，已成为主要的网络交互对象之一。图像交互在军事系统、政府机构、金融系统和医疗保健等重要机构中得到了广泛应用。图像传输的安全问题令人担心，受到人们的普遍重视。如何保证数字图像的安全交互，防止图像被第三方截获、恶意篡改、非法拷贝和传播变得非常重要。图像加密用于保证图像的保密性，是图像安全技术的核心。经典的图像加密是利用数字图像的矩阵特征，在图像的空间域（或变换域），按某种变换规则，改变像素（或变换域系数）的位置或值，将有意义的原始图像变得“杂乱无章”，使其失去原有外观，变换成类似于信道随机噪声的信息。利用这一思想人们已设计出众多的图像加密算法：基于现代密码体制的图像加密、基于矩阵变换的图像加密、基于混沌的图像加密、基于分存的图像加密、基于频域的图像加密、基于SCAN语言的加密和基于DNA计算的图像加密等。

但是上述各种加密算法存在的共同问题是：在对数字图像进行加密和解密过程中，都存在不同程度的失真；同时加密算法都破坏了像素之间的相关性，降低了图像的压缩率，给图像传输带来不便。图像加密技术总体沿着如何进一步提高安全性、加密效率和压缩比的方向发展。本发明充分考虑了热光鬼成像所得图像数据的特点，提出了一种利用热光鬼成像原理实现图像加密传输的方法。该方法可实现图像的无失真加密传输，并且不改变图像的压缩率。

热光鬼成像是利用热光源的二阶关联特性，通过符合测量对物体进行成像。这种成像的特点是参考光不经过物体，只包含光源的光场分布信息；而信号光包含物体信息，但是不具有分辨率；只有将这两个信号一一对应进行符合测量之后才会得到物体的像，单一的任何一个信号都不会得到物体像。热光鬼成像用于图像加密传输的示意图如图1所示。其中6代表桶探测器，用于接收通过物体的总光强，而8是CCD探测器，用于对热光源的光强分布进行测量，关联器用于计算两个探测器所探测到光强的二阶关联函数，实现对两个信号的符合测量。鬼成像时，利用热光照射旋转的毛玻璃2，然后经过一个50:50分束器3把产生的赝热光分成两束：其中一束光（信号光）照射待成像物体4，再用探测器6对透过待成像物体的光强进行桶探测；另外一束光（参考光）经成像透镜7将光源分布信息调制到CCD8上，最后对两束光进行光强符合测量即可在参考臂上得到待成像物体的像。成像过程中，从光源发出的两束光必须同时到达两光路的探测器，光强的符合算法是首先选定一时间窗口，将两路信号转化为电压或数值信号，如图所示物臂形成信号序列A₁A₂…A_N,参考臂形成信号序列M₁M₂…M_N,关联器的符合计算通过计算机实现。当两光路所采集信号不是同时到达，则得不到物体的像。图4和图5为分别对信号序列错一位和错十位进行符合后的成像结果，成像算法中，为提高图像的对比度，减去了背景噪声。实验结果显示为了得到物体的像，两组数据序列必须满足一一对应的符合。从符合原理可看出，通过置乱脉冲序列实现的图像加密，在解密过程中，不存在图像的失真，并且加密过程不会改变图像的压缩率。对于热光鬼成像的研究主要围绕其理论解释展开，实际应用中，热光鬼成像主要围绕提高成像质量和成像速度展开，而对于鬼成像图像的加密传输的研究则很匮乏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于热光鬼成像原理的图像加密传输方法，该方法能够解决图像加密过程中存在失真和降低压缩率问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种基于热光鬼成像原理的图像加密传输方法，包括以下步骤：

1）加密：利用热光鬼成像双光路符合测量所得图像数据的特点，通过置乱其中一条光路所采集的数据序列实现图像的加密传输；或者通过置乱参考光光路所采集的信号序列实现图像的加密传输；

2）解密：利用密钥复原加密置乱后的数据序列，然后再经过符合测量实现图像的解密。