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专利号: 2023107140045
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非相干光学相位扰动加密方法,其特征在于,包括:获取第一明文图像和第二明文图像;

通过混沌系统对所述第一明文图像进行混沌加密得到第一密文图像,并将混沌加密过程的密钥保存至所述第二明文图像中;

将所述第一密文图像的灰度值映射为伪随机相位图;

将所述伪随机相位图作为纯相位扰乱的非相干图像加密过程中的相位图对所述第二明文图像进行非相干图像加密,得到第二密文图像。

2.根据权利要求1所述的非相干光学相位扰动加密方法,其特征在于,所述通过混沌系统对所述第一明文图像进行混沌加密得到第一密文图像,包括:S001、采用LSS混沌系统生成伪随机序列;

S002、通过MIE‑BX插入外部生成的随机像素到所述第一明文图像的四周;

S003、通过两个混沌序列构造出数据类型和大小均与插入随机像素后的第一明文图像相同的置乱矩阵,根据所述置乱矩阵对第一明文图像进行置乱得到置乱图像;

S004、对所述置乱图像进行像素适应扩散得到扩散图像;

S005、将所述扩散图像代替第一明文图像,重复步骤S003和S004,得到第一密文图像。

3.根据权利要求2所述的非相干光学相位扰动加密方法,其特征在于,所述采用LSS混沌系统生成伪随机序列,包括:获取256比特长的安全密钥;

用所述安全密钥的前4个52长比特流分别计算生成4个浮点数,用所述安全密钥的最后

2个24长比特流分别计算生成2个整数;

通过下式计算生成LSS混沌系统的初值和参数:

i

其中,i=1或2, 是LSS混沌系统的初值,r 是LSS混沌系统的参数,x0是第一浮点数,r是第二浮点数,Ri是第三浮点数或第四浮点数,di是所述整数;

基于所述初值和参数,LSS混沌系统中的伪随机生成器生成伪随机序列。

4.根据权利要求2所述的非相干光学相位扰动加密方法,其特征在于,所述通过MIE‑BX插入外部生成的随机像素到所述第一明文图像的四周,包括:通过MIE‑BX将大小为2×N的行向量分别插入到所述第一明文图像的最高端和最低端;

通过MIE‑BX将大小为(M+2)×2的列向量分别插入到所述第一明文图像的最左端和最右端。

5.根据权利要求2所述的非相干光学相位扰动加密方法,其特征在于,所述根据所述置乱矩阵对第一明文图像进行置乱得到置乱图像,包括:令列索引数j为1,然后将在位置(1,S1,j),(2,S2,j),...,(M,SM,j)上的像素首尾相连,并向上循环移位S1,j个单位,然后,重复执行上述过程直到j=N,其中M和N在插入随机像素的过程中确定,最后获得置乱图像,其中,是S置乱矩阵,S1,j表示置乱矩阵的第1行第j列,S2,j表示置乱矩阵的第2行第j列,SM,j表示置乱矩阵的第M行第j列。

6.根据权利要求2所述的非相干光学相位扰动加密方法,其特征在于,所述对所述置乱图像进行像素适应扩散得到扩散图像,包括:通过下式对所述置乱图像进行像素适应扩散:

其中,Ci,j是扩散图像第i行第j列的像素,Ti,j是置乱图像第i行第j列的像素, 表示异或,TM,N、TM,(j‑1)和T(i‑1),j分别表示置乱图像第M行第N列、第M行第j‑1列和第i‑1行第j列的像素,Qi,j表示随机像素矩阵第i行第j列的像素,随机像素矩阵由LSS混沌系统中的伪随机生成器根据不同的初值和参数生成,i=1,2,...,M,j=1,2,...,N。

7.一种非相干光学相位扰动加密装置,其特征在于,包括:图像获取模块,用于:获取第一明文图像和第二明文图像;

混沌加密模块,用于:通过混沌系统对所述第一明文图像进行混沌加密得到第一密文图像,并将混沌加密过程的密钥保存至所述第二明文图像中;

图像映射模块,用于:将所述第一密文图像的灰度值映射为伪随机相位图;

非相干图像加密模块,用于:将所述伪随机相位图作为纯相位扰乱的非相干图像加密过程中的相位图对所述第二明文图像进行非相干图像加密,得到第二密文图像。

8.根据权利要求7所述的非相干光学相位扰动加密装置,其特征在于,所述混沌加密模块通过混沌系统对所述第一明文图像进行混沌加密得到第一密文图像,包括:S001、采用LSS混沌系统生成伪随机序列;

S002、通过MIE‑BX插入外部生成的随机像素到所述第一明文图像的四周;

S003、通过两个混沌序列构造出数据类型和大小均与插入随机像素后的第一明文图像相同的置乱矩阵,根据所述置乱矩阵对第一明文图像进行置乱得到置乱图像;

S004、对所述置乱图像进行像素适应扩散得到扩散图像;

S005、将所述扩散图像代替第一明文图像,重复步骤S003和S004,得到第一密文图像。

9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1‑6中任一所述的非相干光学相位扰动加密方法。

10.一种设备,其特征在于,包括:

存储器,用于存储指令;

处理器,用于执行所述指令,使得所述设备执行实现如权利要求1‑6中任一所述的非相干光学相位扰动加密方法。