1.一种联合零水印嵌入的图像加密方法,基于小波域实现,其特征在于,包括:对原始图像进行离散小波变换,以得到近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量;
针对所述近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量中的每个分量进行处理,并提取各分量中的符号位部分、整数位部分和小数位部分,将各符号位部分保存为符号矩阵、各整数位部分保存为整数矩阵、各小数位部分保存为小数矩阵;
利用秘钥矩阵对各所述符号矩阵进行加密,并对加密后的各所述符号矩阵进行置乱变换以得到4个加密符号矩阵;
对各所述小数矩阵进行处理以得到4个第一小数向量,并对各所述第一小数向量中的各向量元素进行排序,确定排序后的每个向量元素在排序前的所述第一小数向量中的位置,以得到4个第一位置向量;
对水印图像进行离散小波变换得到近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量,并对各分量中的向量元素进行小数化处理以得到4个第二小数向量,并对各所述第二小数向量中的各向量元素进行排序,确定排序后的每个向量元素在排序前的该第二小数向量中的位置,以得到4个第二位置向量;
针对由所述水印图像得到的近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量中的各分量,确定其在4个所述第二位置向量中的对应向量元素,并进一步确定该向量元素在4个所述第一位置向量中的对应位置,得到4个第三位置向量,以完成对小数矩阵的零水印嵌入;
对各所述整数矩阵分别进行位平面分解以得到多个二进制位平面,将各二进制位平面划分为高位位平面和低八位位平面;其中,将各高位位平面与所述秘钥矩阵进行异或运算、置乱变换得到加密高位矩阵,将各低八位位平面分别表示为第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵;
将所述第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵表示为一个具有32个位平面的第五矩阵,并针对所述第五矩阵中的每个位平面,按照随机位块模式对其进行位块划分和位块交换;
生成包含有32个随机数的随机向量,并对该随机向量中的各随机数按照预设顺序进行排序;
按照排序后的所述随机向量中的各向量元素的下标对完成交换后的所述第五矩阵中的各位平面进行排序;
将排序后的所述第五矩阵按照预设规则划分为4个替换矩阵,再利用所述秘钥矩阵分别对所述替换矩阵进行异或运算以得到4个加密矩阵;
针对由所述原始图像得到的所述近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量中的各分量,将所述4个加密矩阵中的每个加密矩阵与其对应的加密高位矩阵进行组合以得到4个加密整数矩阵;
将所述加密符号矩阵、加密整数矩阵以及嵌入零水印后的小数矩阵进行组合以得到联合水印嵌入的加密矩阵,对该联合水印嵌入的加密矩阵进行离散小波逆变换,得到联合水印嵌入的加密图像。
2.根据权利要求1所述的联合零水印嵌入的图像加密方法,其特征在于,所述秘钥矩阵通过以下步骤生成:针对所述第一矩阵中的每行向量元素和每列向量元素,分别求取所述第一矩阵中M行向量元素的海明距离之和,以及第一矩阵中的N列向量元素海明距离之和;
利用信息多项式和CRC校验码分别求取M行向量元素海明距离之和的余数以及N列向量元素的海明距离之和的余数;
根据Logistic混沌系统和M行海明距离之和的余数,并以N列海明距离之和的余数作为初值生成秘钥矩阵。
3.根据权利要求1所述的联合零水印嵌入的图像加密方法,其特征在于,将排序后的所述第五矩阵按照预设规则划分为4个替换矩阵的步骤包括:按照第1到第8、第9到第16、第17到第24、第25到第32将所述第五矩阵中的32个位平面划分为4个替换矩阵。
4.根据权利要求1所述的联合零水印嵌入的图像加密方法,其特征在于,所述随机位块模式的生成步骤为:根据Henon映射生成两组混沌序列X和Y;
利用公式 得到存储块大小的序列D和存储
重叠部分大小的序列F,进而根据所述序列D和序列F确定随机位块模式。
5.根据权利要求4所述的联合零水印嵌入的图像加密方法,其特征在于,针对所述第五矩阵中的每个位平面,按照随机位块模式对其进行位块划分和位块交换的步骤包括:根据所述随机位块模式对所述第五矩阵中的每个位平面进行位块划分,以得到预设数量个位块;
针对所述预设数量个位块中的每个位块,从该预设数量个位块中随机选取任意一个位块与该位块进行交换。
6.一种联合零水印嵌入的图像加密装置,基于小波域实现,其特征在于,包括:第一小波变换模块,用于对原始图像进行离散小波变换,以得到近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量;
第一处理模块,用于针对所述近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量中的每个分量进行处理,并提取各分量中的符号位部分、整数位部分和小数位部分,将各符号位部分保存为符号矩阵、各整数位部分保存为整数矩阵、各小数位部分保存为小数矩阵;
符号位加密模块,用于利用秘钥矩阵对各所述符号矩阵进行加密,并对加密后的各所述符号矩阵进行置乱变换以得到4个加密符号矩阵;
第一排序模块,用于对各所述小数矩阵进行处理以得到4个第一小数向量,并对各所述第一小数向量中的各向量元素进行排序,确定排序后的每个向量元素在排序前的所述第一小数向量中的位置,以得到4个第一位置向量;
第二小波变换模块,用于对水印图像进行离散小波变换得到近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量,并对各分量中的向量元素进行小数化处理以得到4个第二小数向量,并对各所述第二小数向量中的各向量元素进行排序,确定排序后的每个向量元素在排序前的该第二小数向量中的位置,以得到4个第二位置向量;
水印嵌入模块,用于针对由所述水印图像得到的近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量中的各分量,确定其在4个所述第二位置向量中的对应向量元素,并进一步确定该向量元素在4个所述第一位置向量中的对应位置,得到4个第三位置向量,以完成对小数矩阵的零水印嵌入;
位平面分解模块,用于对各所述整数矩阵分别进行位平面分解以得到多个二进制位平面,将各二进制位平面划分为高位位平面和低八位位平面;其中,将各高位位平面与所述秘钥矩阵进行异或运算、置乱变换得到加密高位矩阵,将各低八位位平面分别表示为第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵;
随机位块处理模块,用于将所述第一矩阵、第二矩阵、第三矩阵和第四矩阵表示为一个具有32个位平面的第五矩阵,并针对所述第五矩阵中的每个位平面,按照随机位块模式对其进行位块划分和位块交换;
随机向量生成模块,用于生成包含有32个随机数的随机向量,并对该随机向量中的各随机数按照预设顺序进行排序;
第二排序模块,用于按照排序后的所述随机向量中的各向量元素的下标对完成交换后的所述第五矩阵中的各位平面进行排序;
矩阵划分及加密模块,用于将排序后的所述第五矩阵按照预设规则划分为4个替换矩阵,再利用所述秘钥矩阵分别对所述替换矩阵进行异或运算以得到4个加密矩阵;
整数矩阵重组模块,用于针对由所述原始图像得到的所述近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量中的各分量,将所述4个加密矩阵中的每个加密矩阵与其对应的加密高位矩阵进行组合以得到4个加密整数矩阵;
小波逆变换模块,用于将所述加密符号矩阵、加密整数矩阵以及嵌入零水印后的小数矩阵进行组合以得到联合水印嵌入的加密矩阵,对所述联合水印嵌入的加密矩阵进行离散小波逆变换,得到联合水印嵌入的加密图像。
7.根据权利要求6所述的联合零水印嵌入的图像加密装置,其特征在于,所述秘钥矩阵通过以下步骤生成:针对所述第一矩阵中的每行向量元素和每列向量元素,分别求取所述第一矩阵中M行向量元素的海明距离之和,以及第一矩阵中的N列向量元素的海明距离之和;
利用信息多项式和CRC校验码分别求取M行向量元素的海明距离之和的余数以及N列向量元素的海明距离之和的余数;
根据Logistic混沌系统和M行海明距离之和的余数,并以N列海明距离之和的余数作为初值生成秘钥矩阵。
8.根据权利要求6所述的联合零水印嵌入的图像加密装置,其特征在于,所述矩阵划分及加密模块用于按照第1到第8、第9到第16、第17到第24、第25到第32将所述第五矩阵中的
32个位平面划分为4个替换矩阵。
9.根据权利要求6所述的联合零水印嵌入的图像加密装置,其特征在于,所述随机位块处理模块包括:Henon映射单元,用于根据Henon映射生成两组混沌序列X和Y;
模式确定单元,用于利用公式 得到存储块
大小的序列D和存储重叠部分大小的序列F,进而根据所述序列D和序列F确定随机位块模式。
10.根据权利要求9所述的联合零水印嵌入的图像加密装置,其特征在于,所述随机位块处理模块还包括:位块划分单元,用于根据所述随机位块模式对所述第五矩阵中的每个位平面进行位块划分,以得到预设数量个位块;
位块交换单元,用于针对所述预设数量个位块中的每个位块,从该预设数量个位块中随机选取任意一个位块与该位块进行交换。