1 簡(jiǎn)介

1 前言在國(guó)際上不斷發(fā)展的新一代信息安全理論與技術(shù)的研究中，基于光學(xué)理論與方法的數(shù)據(jù)加密、隱藏和提取技術(shù)成為了一個(gè)重要的組成部分。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都開(kāi)始從事這方面的研究，并提出了很多新方法，新技術(shù).在這些研究中，大多是采用單色光照明，因此所恢復(fù)的圖像將會(huì)失去彩色信息.色彩是自然界的基本屬性之一，圖像的色彩信息在許多場(chǎng)合都是非常有用的，彩色圖像信息的加密處理正受到越來(lái)越多的重視.在這類(lèi)研究中，彩色圖像通常被分成3個(gè)或多個(gè)通道，再采用和灰度圖像相同的處理方法，解密時(shí)將各個(gè)通道組合起來(lái)，以恢復(fù)原來(lái)的彩色圖像，這類(lèi)方法常被稱(chēng)為多通道彩色圖像處理.由于使用了多個(gè)通道，則相應(yīng)的光學(xué)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)也就需要多個(gè)光源和多套光學(xué)元件，在增加了實(shí)驗(yàn)難度的同時(shí)，也增加了系統(tǒng)的成本，使此類(lèi)方法的實(shí)用性受到限制.本文提出一種基于雙相位編碼的單通道彩色圖像加密方法.在該方法中， 圖像首先被從RGB空間轉(zhuǎn)換到HSI(色調(diào)、飽和度、強(qiáng)度) 空間， 再將其合并到一個(gè)通道中，采用雙相位編碼技術(shù)加密.其中，(強(qiáng)度)分量可作為雙相位編碼時(shí)的原始待加密圖像，而編碼時(shí)所用的密鑰，可由H(色調(diào))分量和S(飽和度) 分量獲得.因?yàn)樵贖SI空間中， 色調(diào)與一個(gè)角度相對(duì)應(yīng)，可以將其作為一個(gè)相位角來(lái)處理，該相位即可作為雙相位編碼中的相位密鑰之一；而采用雙隨機(jī)相位加密技術(shù)對(duì)S分量加密后得到的相息圖，可作為雙相位編碼的另一個(gè)密鑰.由于僅使用一個(gè)通道對(duì)彩色圖像加密，其相應(yīng)的光學(xué)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)僅需一個(gè)光源和一套光學(xué)元件，不僅使實(shí)驗(yàn)難度降低，也減少了系統(tǒng)的成本.又因?yàn)椴捎秒p隨機(jī)相位加密技術(shù)得到的S分量的相息圖，在加密的過(guò)程中引進(jìn)了隨機(jī)相位因子，在不知密鑰的情況下解密出S分量幾乎不可能，從而保證了本方法的安全性.模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所提出方法的有效性。

2.色彩空間的轉(zhuǎn)換本文中，圖像的彩色信息被轉(zhuǎn)換成振幅和位相信息，以實(shí)現(xiàn)單通道加密.而彩色圖像通常用紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來(lái)表示.為此，首先需將彩色圖像用HSI表示.在RGB和HSI之間的變換公式有多種形式， 所有變換方法的基本思想都是一致的.一般而言，對(duì)

2.1 RGB 到HSI 的彩色模型轉(zhuǎn)換

2.2 HSI 到RGB 的彩色模型轉(zhuǎn)換

3.彩色圖像的單通道加密 3.1.密鑰 ——— S 分量的加密

3.2 基于雙相位的單通道彩色圖像加密

2 部分代碼

clc;close all;I=imread('1.jpg');% 載入圖像A=im2double(I);% 將圖像轉(zhuǎn)為double格式AA=rgb2hsv(A);S=AA(:,:,2);F=AA;figure,imshow(A);title('彩色原始圖片');% 顯示圖像figure,imshow(S);title('原始');% 顯示圖像[m,n,color]=size(A);n1=exp(2j*pi*unifrnd(0,1,m,n));n2=exp(2j*pi*unifrnd(0,1,m,n));S=fftshift(S);G=ifft2(fft2(S.*n1).*n2);figure,imshow(G);title('編碼');% 顯示圖像n1=conj(n1);n2=conj(n2);D=fft2(G).*n2;E=ifft2(fft2(G).*n2).*n1;E=ifftshift(E);F(:,:,2)=E;F=hsv2rgb(F);figure,imshow(E);title('復(fù)原');% 顯示圖像figure,imshow(F);title('彩色復(fù)原');% 顯示圖像

3 仿真結(jié)果

4 參考文獻(xiàn)

[1]楊曉蘋(píng), 高麗娟, 王曉雷,等. 基于雙相位編碼的單通道彩色圖像加密[J]. 物理學(xué)報(bào), 2009(3):6.

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