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专利号: 2021111192433
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种混沌压缩感知图像加密方法,其特征在于,包括下列步骤:步骤1:将待加密的图像均分为若干个尺寸为M×M的图像块Block,再分别对各图像块Block进行DCT变换,得到矩阵块FBlock;

步骤2:采用二维混沌映射生成大小为N×M的测量矩阵Q,并用测量矩阵Q分别压缩采样矩阵块FBlock,得到大小为N×M的矩阵块QFBlock,其中,N=M×CR,CR表示预置的压缩比;

其中,测量矩阵Q为:

设置混沌序列的长度L,采用二维混沌映射生成长度为L的混沌序列;

从混沌序列x中取一个值xi作为起始值,顺次向后取M位后作为测量矩阵Q的第一行,再依次循环移位处理,得到测量矩阵Q:其中,Q(n,1)表示测量矩阵Q的第n行第1列,n∈(2,N),参数λ>1,为预设值;

步骤3:基于配置的JPEG编码量化表,对矩阵块QFBlock分别进行量化处理,得到量化后的系数QBj,k:QBj,k=round(QFBj,k/Fj,k),其中,j,k表示矩阵块QFBlock的元素索引,round()表示四舍五入取整函数,QFBj,k表示矩阵块QFBlock中量化前的系数,FBj,k表示JPEG编码量化表中的系数;

步骤4:在量化后的矩阵块QFBlock中,将第一列作为DC系数,其余项作为AC系数,对DC系数进行范围分组置乱加密后再进行差分处理:步骤401:将所有的矩阵块QBlock依次纵向排列,对齐所有DC系数为第一列,串联各将矩阵块QBlock首列的DC系数,得到长度为Ldc的DC系数序列;并基于预设的取值范围分组,DC将DC系数序列划分为若干组DC系数子序列Pt ,其中,t表示组编号;

步骤402:采用二维混沌映射产生长度为Ldc的混沌序列CS,按照指定策略对混沌序列CS的元素重新进行排列后得到用于加密的置乱序列P;

DC

根据子序列Pt 的数量和长度,将置乱序列P划分为若干组置乱子序列Pt,置乱子序列PtDC DC的数量与DC系数子序列Pt 的数量相同,将子序列长度相同的子序列Pt和子序列Pt 组合成一组子序列对并进行组内置乱加密;

步骤402:对组内置乱加密后的DC系数进行差处理;

步骤5:对矩阵块Qblock进行熵编码:

步骤501:按照指定路径读取矩阵块Qblock中的系数,每一个矩阵块QBlock读取为一行;

步骤502:对所读取的每一行数据中的DC系数执行下述熵编码:判断并记录当前DC系数的正负性并取其绝对值,根据DC系数的绝对值的范围在预设的DC系数前缀码对照表中确定DC系数的前缀码;根据DC系数的正负性和绝对值确定DC系数的词根码,连接当前DC系数的前缀码与词根码得到其熵编码;

其中,DC系数的词根码为:以DC系数的绝对值作为参数T的初始值,将当前参数T除以2的余数依次记录在初始词根码中直到商为0,每次获取余数后,若参数T除以2的商不为0时,将参数T除以2的商作为更新后的参数T;

将所述初始词根码逆序保存,若记录的DC系数的正负性负,则将逆序保存的初始词根码按位取反作为DC系数的词根码;否则,直接将逆序保存的初始词根码作为DC系数的词根码;

步骤503:对所读取的每一行数据中的AC系数执行下述熵编码:对AC系数的符号位进行加密:产生与AC系数等长的混沌序列,所述混沌序列的元素包括1和‑1;将所述混沌序列与AC系数相乘进行符号位的扩散加密;再提取不同游程长度的AC系数,并对相同游程数的AC系数进行局部置乱加密再获取AC系数的熵编码;

所述AC系数的熵编码包括前缀码和词根码,分别为:

前缀码:确定读取数据中非0的AC系数的位置,并计算两个非0的AC系数之间0的个数,作为后者AC系数的游程长度RunLength,再根据数字取绝对值后的大小,确定AC尺寸SizeAC,AC的前缀码由RunLength+1和SizeAC+1分别作为横、纵坐标,读取配置的霍夫曼表确定,并为末尾AC系数配置指定的第一指定符号,表示矩阵块Qblock的熵编码结束;

其中,若RunLength大于等于M,则在前缀码前面要加上预设的第二指定符号,将RunLength减去M后,再将RunLength+1作为横坐标;

词根码:采用预配置的词根码获取方式获取AC系数的词根码;

连接AC系数的前缀码与词根码得到AC系数的熵编码;

基于所有矩阵块QBlock的熵编码得到的待加密的图像的加密结果。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤503中,AC系数的词根码的获取方式与DC系数的词根码的确定方式相同。

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤503中,所述游程长度包括0,1,2和3。

4.如权利要求1或3所述的方法,其特征在于,步骤503中,对相同游程数的AC系数进行局部置乱加密的方式与步骤402中的组内置乱加密方式相同。

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤401中,基于预设的取值范围分组时,将绝对值最大的DC系数记为max,则DC系数的取值范围为[‑max,max],将取值范围[‑max,max]等间隔划分为若干分组。

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤501中,采用Serpentine路径读取矩阵块Qblock中的系数。

7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中,压缩比CR的取值为0.25、0.5或

0.75。

8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述二维混沌映射为二维海农‑正弦映射。

9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1中,参数λ的值为2.5。