[发明专利]一种由微分超前实现图像加密再由惯性滞后实现图像还原的方法

说明书

本发明提供一种基于微分超前实现图像加密以及采用惯性滞后实现图像还原的方法，适用于验证码等重要信息领域图片加密传输。该方法主要是首先对图片文件数据进行分组，然后进行非线性双微分超前变换加密，再进行幂方与非线性压缩变换加密进行发送传输。在接收端依次进行依次进行非线性逆变换与幂方逆变换解密之后，再进行双惯性滞后变换，从而实现图片解密。由于微分超前具有很好的放大效应，因此能够利用图片自身数据，对重要信息具有很好的掩盖效果，因此本发明加密效果好，精确还原难度大，安全性高。

技术领域

本发明涉及图像加密与还原领域，具体而言，涉及一种由微分超前实现图像加密再由惯性滞后实现图像还原的方法，可以应用于保密通讯，加密图像处理等领域。

背景技术

随着计算机技术及互联网技术的快速发展，越来越多的隐私信息在网络中传输，由此产生一系列信息安全问题，如：非法窃取、监听、传播数据信息等。图像比传统的文字包含的信息根据直观与丰富多彩，由于计算机存储技术的发展，图像的使用场合也越来越多与越来越方便，因此图像传播的安全性也引起了越来越多学者的关注。

传统的图像加密算法有的采用置乱算法，通过快速地打乱像素位置，改变原有图像空间的位置次序，从而把图片变得杂乱无章，或者无法识别，或者类似噪声。也有的图像加密算法，引入混沌系统，利用混沌信号的杂乱无章特性，将有用信号掩盖在混沌信号中。再在接收端通过混沌的同步实现解密。但上述方法存在加密效果不佳，或者加密还原十分复杂的问题。

由于微分变换对噪声信号具有微分放大特性，因此利用微分超前变换，能够将图像不规则信息进一步的放大，从而达到打乱原图信息排列的目的，使得变换后的掩盖效果加强。同时由于微分超前与惯性滞后是物理上意义相反的一对变换，非常适合用于加密与解密还原。因此本发明采用微分超前对信息进行加密，采用惯性滞后对微分超前加密的信息进行还原，可以获得非常好的还原效果。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微分超前实现图像加密与还原的方法，进而在一定程度上克服传统图像加密还原算法对自身数据的时序叠加利用度不高问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于微分超前实现图像加密与还原的方法，包括以下步骤：

步骤S10，将图像数据转换为矩阵形式，并对数据进行分组，然后进行归一化处理；

步骤S20，对所述归一化后图像数据矩阵进行首次微分超前加密处理；

步骤S30，对所述首次微分超前变换后图像数据矩阵进行二次微分超前加密处理；

步骤S40，对所述二次微分超前变换后图像数据矩阵进行幂方与非线性压缩加密处理并发送传输；

步骤S50，对接收到的图像数据矩阵进行非线性与幂方逆变换解密处理；

步骤S60，对所述幂方逆变换后图像数据矩阵进行二次惯性滞后变换解密处理；

步骤S70，对所述二次惯性滞后变换后图像数据矩阵进行首次惯性滞后变换解密后图像输出。

在本发明的一种示例实施例中，对图像数据矩阵进行双微分超前加密处理包括：

R(0)＝R(1)；

R_a(n)＝R(n)+T₁D_r(n)；