彩色图像的应用越来越广泛彩色图像加密成为信息安全的重要研究课题。通常将彩色图像先分解为3个分量,再用不同的通道分别对这3个分量进行加密,解密时分别对各个
通道解密,以恢复原始彩色图像,这就是多通道彩色图像文件加密。

为此本文设计一种基于分数傅里叶变换(FrFrr)的三相位编码旧的单通道彩色图像加密方法。由于仅使用1个通道对彩色图像进行加密,与多通道彩色图像加密方法相比,只需要一套光学元件不仅使实验难度降低,也减少了系统的成本,实用性较强。由于引入了随机相位编码技术,在不知密钥的情况下几乎不可能获得原图像信息,保证了彩色图像加密的安全性。

加密过程

设明文图像为RGB彩色图像Y(x,y),像素点数为MxN,加密过程如下:

1)空间转换。将明文RGB彩色图像Y(x,y)进行空间转换,转换到HSI空间,得到H(x,y)、S(石,纠和I(x,y)3个分量再进行:

单通道彩色图像文件加密

处理。

2)加密S(x,y)。取[O,V间的随机数seed作为初始值代入Logistic map映射产生M×N的二维随机矩阵R(x,Y),用常数e去平衡S(x,Y),j和R(x,Y)为纠的能量,即:

单通道彩色图像文件加密

运用Liu等人提出的双图像加密算法,得到:

单通道彩色图像文件加密

记录相位q(x,y)。S(x,y)的加密过程如图1所示。

单通道彩色图像文件加密

3)第1轮FrFT。令复振幅函数c(x,y)为:

单通道彩色图像文件加密

经过a阶FrFT后可得:

单通道彩色图像文件加密

记录下A(x,y)exp[jcqrx,y)]。

4)第2轮FrFr。令p让q对A(x,y)exp[jw(x,y)]进行相位调制:

单通道彩色图像文件加密

对A(x,y)exp[j qrx,y)]进行a阶FrFT,即:

单通道彩色图像文件加密

再进行相位调制:

单通道彩色图像文件加密

其中,B(x,y)exp[j wx,y)]为密文图像,图像文件加密过程结束。

3-4加密原理如图2所示。加密过程中a.seed和‘P作为密钥,e是重要参数。

单通道彩色图像文件加密

二、多幅彩色图像加密方法

为了在同一通道上加密多幅彩色图像,可以采用级联的方式,其框图如下图所示。An、Bn,In、H'n、φn、φn和ψn在每个加密单元都将出现。幅度Bn和相位ψn是最终的密文,B总能量等于I1。

单通道彩色图像文件加密

小知识之级联

级联指一系列单线答复邮件,其中每个邮件都是对上个邮件的答复,都包含了前面所有信息包的最近的更改信息,每一行的前面由新闻阅读器的投递命令加入不端缩短的>号(有时是其它字符),表示对前面邮件的 6、Cc。