基于分数傅里叶变换域翻转子图像的图像加密算法.docVIP

 基于分数傅里叶变换域翻转子图像的图像 加密算法# 刘正君* 5 10 （哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院自动化测试与控制系,哈尔滨 150001） 摘要：利用分数傅里叶变换域翻转子图像的方法研究一种图像加密算法。在该图像加密算法 中，随机的选择一个正方形区域的子图像进行旋转或者翻转继而达到图像像素置乱的目的。 其中翻转操作的参数可以作为图像加密的密码，即翻转中心、子图像大小和翻转的角度。此 外分数阶可作为附加密码。上述翻转操作将在变换的空间域和频率域分别进行多次运算以引 入更多的翻转参数作为图像加密算法的密钥。相关数值模拟结果被给出以验证该加密算法的 有效性和安全性。 关键词：光学信息处理；分数傅里叶变换；图像加密；像素置乱 中图分类号：O438.2 15 Image encryption algorithm based on overturning sub-images in fractional Fourier transform domains LIU Zhengjun (Department of Automatic Measurement and Control, School of Electrical Engineering and 20 25 30 35 40 Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001) Abstract: By using the method overturning the sub-images in fractional Fourier transform domains, an image encryption is researched. In the image encryption algorithm, a square area is randomly selected and is rotated (or overturned) in order to scramble the image pixels. Here the parameters in overturning operation can serve as the key of image encryption, i.e. rotation center, the size of sub-image and overturning angle. In addition, fractional order is also a additional key. The operations mentioned above will be implemented many time for introducing more overturning parameters being regarding as the key of image encryption algorithm. The corresponding numeirical simulation results are given to demenstrate the validity and security of the encryption algorithm. Key words: Optical information processing; fractional Fourier transform; image encryption; pixel scrambling 0 引言 随着计算机技术和网络技术的迅速发展，信息的安全传输和存储成为一个重要课题，其 安全性涉及到国家、军事以及个人等利益。而光学信息处理系统以其高速和并行特点而得到 广大研究人员的亲睐。自 1995 年 Refregier 和 Javidi 提出双随机相位编码[1]以来，人们发展 了多种相位编码技术，如变换域的改变[2, 3]、编码次数的扩展[4]以及输入信息量的扩展(加密 两幅图像)[5]等。此外人们发展了非相位编码技术，比如随机振幅编码[6]、利用变换参数做密 码[7]以及加密多个图像[8,9]。上述加密算法直接改变了图像像素值继而达到加密的目的。在加 密图像方面还存在着另一类加密方式，即通过改变图像像素的次序来置乱图像，比如利用阿 诺德变换[10-13]和 jigsaw 像素置乱变换[14-16]。阿诺德变换通过不同迭代次数可以得到一个混 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20102302120009)；国家自然科学基金；哈尔滨工业大学科研创新基金(HIT.NSRIF.2009038) 作者简介：刘正君(1979-)，男，