[发明专利]一种基于相减抖动晶格向量量化算法的图像加密方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机软件安全领域，特别涉及一种基于相减抖动晶格向量量化算法的图像加密方法。

背景技术

随着因特网的飞速发展，通过网络传输信息的安全问题慢慢成为一个焦点。近年来为了解决这个问题研究者提出了很多方法，包括密码术、密钥分存和数据隐藏技术。其中的数据隐藏技术通常用水印或加密术来实现。现在用用最广泛的是一种图像加密方法。在现有的图像加密研究中，由于使用向量量化的方法封面图像的隐藏能力得到了提高，因此该类图像加密方法得到了广泛应用。

向量量化是一种应用聚类方法的有损压缩技术。常用的向量量化方法有两种。第一种是将原始待加密图像被划分原始集群；然后计算原始集群的中心向量，给这一中心向量加减一个常数从而得到两个误差向量；最后将原始集群中的向量与这两个误差向量进行比较并根据与这两个误差向量之间的欧氏距离把原始集群分为不同集群。基于与该误差矩阵中向量的欧氏距离把原始集群分为不同集群。所有集群的中心向量构成密钥。结合该密钥进行图像加密。

第二种方法则是将前一方法中与中心向量进行运算的常数替换为一个误差矩阵，该误差矩阵是由离散余弦变换矩阵转化得到的。离散余弦变换矩阵中的负值由-1代替，正值由1代替就得到了这个误差矩阵。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

基于第一种向量量化方法的图像加密方法，由于第一种向量量化方法本身的运算复杂度很高，因此会导致基于此量化方法的图像加密方法具有相当高的运算复杂度，造成加密系统很大的运算开销，基于该加密方法得到的加密图像还原后的图像质量也很低；而第二种方法由于其本身算法的特性，适用于具有较多边缘图像的处理，同样给加密系统带来较大的运算压力，并会大大降低解密后图像的质量。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于相减抖动晶格向量量化算法的图像加密方法，其特征在于，所述基于相减抖动晶格向量量化算法的图像加密方法，包括：

将待加密图像和封面图像的尺寸进行调整，得到调整后的待加密图像和调整后的封面图像；

根据所述调整后的待加密图像，结合相减抖动晶格向量量化算法，得到与所述调整后的待加密图像对应的密码本和索引向量；

根据所述索引向量，得到加密向量；

根据所述密码本和所述加密向量，对所述调整后的封面图像内像素的色彩通道数值进行替换，得到与所述待加密图像对应的加密图像。

可选的，所述根据所述调整后的待加密图像，结合相减抖动晶格向量量化算法，得到与所述调整后的待加密图像对应的密码本和索引向量，包括：

步骤一，将所述调整后的待加密图像进行分成预设尺寸的图像块，确定与每个图像块对应的图像向量，将所述调整后的待加密图像中的全部所述图像向量构成向量群集；

步骤二，获取所述向量群集的中心向量，根据所述中心向量确定输入向量，在所述输入向量中叠加抖动向量，确定与所述输入向量对应的待量化向量；

步骤三，确定与所述待量化向量对应的最近邻晶格点，根据所述最近邻晶格点得到误差向量，根据所述图像向量与所述误差向量的距离关系，将所述图像向量分为第一群集和第二群集；

重复执行步骤一至步骤三的内容，直到群集的个数与密码本的预设大小相同为止，将此时全部所述群集的中心向量组成所述密码本，在所述密码本中选取与所述图像向量中距离最近向量的编号，将所述编号构成索引向量。

可选的，所述获取所述向量群集的中心向量，根据所述中心向量确定输入向量，在所述输入向量中叠加抖动向量，确定与所述输入向量对应的待量化向量，包括：

获取所述向量群集的中心向量C₁，令所述中心向量中每四个临近元素构成一个输入向量F；

根据抖动向量V^Tr，结合所述输入向量F构建待量化向量F_i；

其中，r∈[-8，8]，

可选的，所述确定与所述待量化向量对应的最近邻晶格点，根据所述最近邻晶格点得到误差向量，根据所述图像向量与所述误差向量的距离关系，将所述图像向量分为第一群集和第二群集，包括：

确定与所述待量化向量F_i对应的最近邻整数点集合FF_i,；

如果所述最近邻整数点集合FF_i,内所有元素的和为偶数，则当前所述最近邻整数点集合FF_i,为与所述待量化向量F_i对应的最近邻晶格点；