[发明专利]一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法

说明书

本发明公开了一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，该方法包括压缩和嵌入两个过程，利用压缩感知实现图像的压缩和加密，利用图像块配对、颜色变换和图像块替换实现图像的嵌入。本发明在嵌入时对载体图像只进行部分替换，更好的保留了载体图像的一部分原始信息，使得加密后的载体图像与原始的载体图像更为相似，提高了安全性。

技术领域

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法。

背景技术

传统的数字图像加密技术是通过置乱与扩散操作进行的，然而该方法生成的秘密图像通常是类似于噪声的图像，图像在进行传输时，容易引起攻击者的注意，因此生成有意义的图像可以在很大程度上提高传输时的安全性。

传统的基于颜色变换的图像加密技术可以将原始图像变为用户自己选择的载体图像，该技术首先选择两幅大小相同的图像，并对它们按照规定的尺寸分别进行分块，然后进行相似块的匹配并修改原始图像的像素使其与载体图像像素接近，最终在视觉效果上与载体图像相似。然而现有的基于颜色变换的图像加密技术需要对载体图像的所有块进行替换，这会使得加密后的载体图像的整体质量下降。本技术针对上述不足，首先压缩了原始图像，这样在进行嵌入时只会替换部分载体图像块，从而更多的保留载体图像内容，使加密后的载体图像与原始的载体图像更为相似。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，该方法在嵌入时对载体图像只进行部分替换，更好的保留了载体图像的一部分原始信息，使得加密后的载体图像与原始的载体图像更为相似，提高了安全性。

技术方案：本发明所述的一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，包括以下步骤：

(1)对原始图像做稀疏变换，得到与原始图像大小相同的系数矩阵，其中原始图像记为P，其大小为N×N个像素；其中N为正整数；

(2)迭代次数为d+N×N以及2D-LASM映射的初始值r₀、s₀和参数μ的值；

(3)设定3D cat map映射的初始值x₀、y₀、z₀和参数a_x、a_y、a_z、b_x、b_y、b_z的值，迭代N次3D cat map映射；

(4)压缩率为CR，CR∈{0.25，0.5，0.75}，测量矩阵的大小为M×N，其中M＝CR×N，利用步骤(3)中的3D cat map映射迭代得到的混沌序列X＝(x₁，x₂，...，x_N)，Y＝(y₁，y₂，...，y_N)生成测量矩阵序列

(5)设定随机整数rand，rand∈[0，N]，压缩后的秘密图像P1，其大小为M×N个像素，测量矩阵编号j，并利用步骤(4)中得到的测量矩阵序列Φ计算得到P1；

(6)设定正整数S_t，k，l，其中，S_t为每个分块的高或宽，k为秘密图像P1按照规定的大小分块后的总块数，l为载体图像按照规定的大小分块后的总块数，其中k＝(M×N)/(S_t×S_t)，l＝(m×n)/(S_t×S_t)，k≤l，载体图像为T，其大小为m×n个像素，其中m和n为正整数，将秘密图像P1和载体图像T按照相同大小S_t×S_t分割为不重叠的块，得到Y₁，Y₂，...，Y_k和T₁，T₂，...，T_l；