1.一种球极变换的彩色图像加密编码和解码技术,其特征在于:包括以下步骤:加密编码包括如下步骤:
1)将数字图像每个通道的灰度阶矩阵表示为I(x,y,k),它在每个像素上都是实数,x和y分别表示图像的像素坐标,k代表通道编号,图像的像素尺寸为M*N,其中M表示图像的行像素数,N表示图像的列像素数;
2)数字图像I(x,y,k)每个通道的灰度阶范围为0到P,调整每个像素的灰度值为I1(x,y,k)=I(x,y,k)-(P+1)/2,(1)
3)常见的彩色图像分为三个通道,所以令k=1,2,3,根据式(2)(3)(4)分别得到a(x,y)=I1(x,y,1),(2)b(x,y)=I1(N+1-x,y,2),(3)c(x,y)=I1(N+1-x,M+1-y,3),(4)其中,x从1到N,y从1到M;生成尺寸与a相同的随机数矩阵Z,随机数的范围从-0.5到
0.5;根据式(5)(6)(7)计算球极矢量的模长,T1(x,y)=sqrt[a(x,y)^2+b(x,y)^2],(5)T2(x,y)=sqrt[a(x,y)^2+b(x,y)^2+c(x,y)^2],(6)T3(x,y)=T2(x,y)+Z(x,y)*2*P,(7)其中,sqrt()表示开方运算,^2表示平方运算;
4)根据式(5)、(6)、(7)确定复数的相位角r1(x,y)和r2(x,y),若b(x,y)>0,则r1(x,y)=arccos[a(x,y)/T1(x,y)],(8)若b(x,y)≤0,则r1(x,y)=arccos[a(x,y)/T1(x,y)]+π,(9)若c(x,y)>0,则r2(x,y)=arccos[a(x,y)/T3(x,y)],(10)若c(x,y)≤0,则r2(x,y)=-arccos[a(x,y)/T3(x,y)],(11)
5)将T3(x,y)作为密文通过公共信道传输给接收者,同时将r1(x,y)、r2(x,y)和Z(x,y)作为密钥通过保密信道传输给接收者;
在接收方,解码包括如下步骤:
1)根据密文T3(x,y)和密钥r1(x,y)、r2(x,y)进行解密,T31(x,y)=T3(x,y)-Z(x,y)*2*P,(12)c1(x,y)=sin[r2(x,y)]*T31(x,y),(13)T11(x,y)=cos[r2(x,y)]*T31(x,y),(14)b1(x,y)=sin[r1(x,y)]*T11(x,y),(15)a1(x,y)=cos[r1(x,y)]*T11(x,y),(16)
2)还原出原图像,
I2(x,y,1)=a1(x,y),(17)I2(x,y,2)=b1(N+1-x,y),(18)I2(x,y,3)=c1(N+1-x,M+1-y),(19)其中,x从1到N,y从1到M;调整I2(x,y,k)的灰度值为0到P之间,I2(x,y,k)即为解码图像。