[发明专利]一种图像压缩加密方法和云辅助解密方法

权利要求书

1.基于压缩感知和光学变换的图像压缩加密方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据明文图像P生成的哈希密钥和初始密钥分别利用LTS系统和2D-LASM系统生成混沌序列，其中LTS系统用于生成混沌序列U₁和K₁，LTS系统是指Logistic-tent系统，2D-LASM系统用于生成混沌序列X₁、Y₁、Z₁和W₁，2D-LASM系统是指2D Logistic-adjusted-Sine映射系统；所述明文图像P的大小为M×M；

步骤2：利用离散小波变换将所述明文图像P分成1个近似分量LL和3个细节分量HL、LH和HH，每个分量的大小为m×m，m＝M/2；

步骤3：利用混沌序列X₁对所述近似分量LL进行无损加密，得到加密后矩阵LL₁；利用混沌序列U₁和K₁对所述细节分量HL、LH和HH进行有损加密，得到加密后矩阵H₁；

步骤3中的利用混沌序列X₁对所述近似分量LL进行无损加密，得到加密后矩阵LL₁具体为：

步骤3.1：首先把近似分量LL变成一个一维序列l₁，然后对混沌序列X₁进行升序排序以得到置乱索引序列s₁，通过公式(5)使用s₁对l₁进行置乱以获得序列l₂：

l₂(s₁(t))＝l₁(t) (5)

其中，t表示混沌序列X₁排序后的元素索引；

步骤3.2：对序列l₂重新组合生成大小为m×m的矩阵LL₁；

步骤3中的利用混沌序列U₁和K₁对所述细节分量HL、LH和HH进行有损加密，得到加密后矩阵H₁具体为：

步骤3.3：利用离散小波变换稀疏基ψ按照公式(6)对3个细节分量HL、LH和HH稀疏化处理得到三个稀疏系数矩阵HL₁、LH₁和HH₁：

其中，ψ′表示矩阵ψ的转置；

步骤3.4：分别利用混沌序列U₁和K₁构造得到大小为m×m的随机矩阵Φ₀₁和Φ₀₂，将Φ₀₁和Φ₀₂组合成一个非重叠的2m×m的矩阵Φ₀；同时从混沌序列U₁中选取长度为1×2m的序列U_m，对序列U_m进行升序排列以得到索引序列s₂；然后利用索引序列s₂对矩阵Φ₀进行行置乱；最后选取置乱后矩阵的前m行构造得到m×m的测量矩阵Φ；

步骤3.5：将测量矩阵Φ分割成三个非重叠的测量矩阵Φ₁、Φ₂和Φ₃，利用测量矩阵Φ₁、Φ₂和Φ₃按照公式(7)对三个稀疏系数矩阵HL₁、LH₁和HH₁进行测量得到三个测量值矩阵HL₂、LH₂和HH₂：

其中，矩阵Φ₁、Φ₂和Φ₃的大小分别为m₁×m、m₂×m和m₃×m；m₁＝m/2，m₂＝m/4，m₃＝m/4；

步骤3.6：将三个测量值矩阵HL₂、LH₂和HH₂按照公式(8)组合到一起得到大小为m×m的矩阵H₁：

步骤4：将加密后矩阵LL₁和H₁合并成一个复数域矩阵LLH₁，并利用根据混沌序列X₁、Y₁、Z₁和W₁得到的两个随机相位掩码矩阵对复数域矩阵LLH₁进行双随机相位编码得到矩阵LL₂和H₂；

步骤5：对矩阵LL₂和H₂进行量化，得到量化后矩阵LL₃和H₃；

步骤6：利用混沌序列Z₁对量化后矩阵LL₃和H₃进行随机像素置乱，得到置乱后矩阵LL₄和H₄；

步骤7：将置乱后矩阵LL₄和H₄重新组合生成序列B，利用混沌序列X₁、Y₁、Z₁和W₁对序列B进行扩散，得到密文图像C。