[发明专利]基于QR码的大信息量图像的压缩感知关联成像加密方法

说明书

本发明涉及一种基于QR码的大信息量图像的压缩感知关联成像加密方法，计算原图像的信息熵，通过判断信息熵是否大于4bit/像素来判断是否需要进行QR编码和QR码压缩；关联加密：将信息熵低的原图像或压缩后QR码图像与密钥进行关联成像获取密文；在信息传输过程中，传输方和接收方共享所述密钥，双方之间传输所述密文；解密时将密钥与密文进行压缩感知计算，重建出明文信息，对重构出的QR码图像进行QR解码，得到无失真图像。利用图像的信息熵计算进行筛选，避免了QR编码作用于低信息熵图像；对信息熵高的图像进行QR编码及压缩，缩短了重构时间，又保证原图像信息在压缩过程中不被破坏，并能在最终解码与原图像相同的无失真图像。

技术领域

本发明涉及一种图像加密技术，特别涉及一种基于QR码的大信息量图像的压缩感知关联成像加密方法。

背景技术

关联成像技术可以适用于任意光源，例如荧光灯、激光甚至太阳光。这一技术能避免大雾、雨雪天气的环境干扰，从而获得较为清晰的图像。但因关联成像的特性，其成像速度慢，成像大小受到极大的限制。利用基于压缩感知的关联成像算法对关联成像系统的实验数据进行数据处理，可以极大程度的减少系统成像探测次数，解决了关联成像实验研究中的困难，但这一技术并不能很好解决信息量较大的图像关联成像中的困难。对于信息量大的待成像对象，压缩感知关联成像依然存在着成像速度慢，数据处理开销大等问题。

QR码是快速识别矩阵码的简称，属于矩阵式二维条形码。QR码有着非常高的识读速度，很高的信息容量和压缩性，最关键的是QR码具有很强的错误容限。

发明内容

本发明是针对信息量较大的图像关联成像中的困难问题，提出了一种基于QR码的大信息量图像的压缩感知关联成像加密方法,可以实现信息量较大图像的关联成像。

本发明的技术方案为：一种基于QR码的大信息量图像的压缩感知关联成像加密方法，具体包括如下步骤：

1)分类：计算原图像的信息熵，判断信息熵是否大于4bit/像素，如图像信息超过4bit/像素则进入步骤2)，如图像信息未超过4bit/像素，则进入步骤4)；

2)QR编码：对图像进行QR编码，形成一个QR码；

3)压缩：将形成的QR码压缩成像素大小为50×50的小QR码图像；

4)关联加密：将步骤1)未压缩的图像或步骤3)压缩的图像作为关联成像的明文进行加密传输，将密钥与所述明文进行关联成像获取一系列加密后的信息，密钥为一系列随机调制信号，加密后的信息即密文；

5)传输：在信息传输过程中，传输方和接收方共享所述密钥，双方之间传输所述密文；

6)解密：解密时将密钥与密文进行压缩感知计算，重建出明文信息，如是未压缩图像进行关联成像加密的，重建出明文信息为重构后原图像，如为压缩图像进行关联成像加密的，得到的明文信息为重构的QR码图像，解密后进入步骤7)；7)QR解码：对重构出的QR码图像进行QR解码，得到与原图像相同的无失真图像。

所述步骤1)中图像的信息熵的计算公式如下：

其中p_ij＝f(i,j)/N²

i表示像素的灰度值，0≤i≤255，j表示邻域灰度均值，0≤j≤255。

所述步骤4)关联加密的具体计算如下：

将随机调制的信号I_r(x,y)作为密钥，与待加密的明文T(x,y)相乘，获得密文B_r，密文由下式获取，

B_r＝∫T(x,y)I_r(x,y)dxdy (3)