图像加密方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910160943.3 (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 首都师范大学 地址 100000 北京市海淀区西三环北路105 号 (72)发明人 邵珠宏尚媛园赵晓旭丁辉 刘铁 (74)专利代理机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通合伙) 11463 代理人 曹桓 (51)Int.Cl. G06F 21/60(2013.01) G06T 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种图像加密方法及装置 (57)摘要 本申请涉及图像处理技术领域， 具体。

2、而言， 涉及一种图像加密方法及装置。 其中， 图像加密 方法包括： 获取待加密图像的四元数矩阵； 基于 所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分 量矩阵和垂直分量矩阵； 基于所述平行分量矩阵 和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复 值掩码； 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密 图像对应的加密图像。 采用上述图像加密算法， 可以避免加密信息集中， 以进一步解决轮廓凸显 明显的问题， 可以提高图像在传输中的安全性。 权利要求书2页 说明书13页 附图2页 CN 109918927 A 2019.06.21 CN 109918927 A 1.一种图像加密方法， 其特征在于， 所述方法包括。

3、： 获取待加密图像的四元数矩阵； 基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩阵； 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码； 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述平行分量矩阵和所述垂直分 量矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码， 包括： 对所述平行分量矩阵进行变换， 得到与所述平行分量矩阵对应的平行导出阵； 对所述垂直分量矩阵进行变换， 得到与所述垂直分量矩阵对应的垂直导出阵； 根据所述平行导出阵和所述垂直导出阵， 确定所述待加密图像的复值掩码。 3.根据权利要。

4、求2所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述平行导出阵和所述垂直导出 阵， 确定所述待加密图像的复值掩码， 包括： 对所述平行导出阵进行等模分解， 得到与所述平行导出阵对应的第一复值掩码和第二 复值掩码； 对所述垂直导出阵进行等模分解， 得到与所述垂直导出阵对应的第三复值掩码和第四 复值掩码。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述复值掩码， 生成与所述待加 密图像对应的加密图像， 包括： 根据所述第一复值掩码和所述第三复值掩码， 确定所述待加密图像的第一密文； 根据所述第二复值掩码和所述第四复值掩码， 确定所述待加密图像的第二密文； 根据所述第一密文和所述第二密文， 生成。

5、与所述待加密图像对应的加密图像。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 通过以下公式确定所述平行分量矩阵： 通过以下公式确定所述垂直分量矩阵： 其中， F(u,v)为所述四元数矩阵， F|(u,v)为所述平行分量矩阵， F(u,v)为所述垂直分 量矩阵， p为纯四元数。 6.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 通过以下公式得到所述平行导出阵： 通过以下公式得到所述垂直导出阵： 其中， M|为所述平行导出阵， M为所述垂直导出阵， A1F|1(u,v)+jF|2(u,v)， A2F|3 (u,v)+jF|4(u,v)， B1F1(u,v)+jF2(u,v)， B2F3(u,v)+j。

6、F4(u,v)， j为虚数单位， 上标 “*” 表示取共轭， F|1(u,v)、 F|2(u,v)、 F|3(u,v)、 F|4(u,v)为所述平行分量矩阵的各个分 量， F1(u,v)、 F2(u,v)、 F3(u,v)、 F4(u,v)为所述垂直分量矩阵的各个分量。 7.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 通过以下公式得到所述第一复值掩码： 权利要求书 1/2 页 2 CN 109918927 A 2 通过以下公式得到所述第二复值掩码： 通过以下公式得到所述第三复值掩码： 通过以下公式得到所述第四复值掩码： 其中， P11(u,v)为所述第一复值掩码， P12(u,v)为所述第二复值。

7、掩码， D|(u,v)为所述平 行导出阵的幅度，为所述平行导出阵的相位， 1(u,v)为服从均匀分布的随机矩阵， 0 1(u,v)1， P21(u,v)为所述第三复值掩码， P22(u,v)为所述第四复值掩码， D(u,v)为所 述垂直导出阵的幅度，为所述垂直导出阵的相位， 2(u,v)为服从均匀分布的随机 矩阵， 0 2(u,v)1， i为虚数单位。 8.一种图像加密装置， 其特征在于， 所述装置包括： 获取模块， 用于获取待加密图像的四元数矩阵； 第一确定模块， 用于基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂 直分量矩阵； 第二确定模块， 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量。

8、矩阵， 确定所述待加密图像的 复值掩码； 生成模块， 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 9.根据权利要求8所述的装置， 其特征在于， 所述第二确定模块， 包括变换模块和第三 确定模块； 所述变换模块， 用于对所述平行分量矩阵进行变换， 得到与所述平行分量矩阵对应的 平行导出阵； 所述变换模块， 还用于对所述垂直分量矩阵进行变换， 得到与所述垂直分量矩阵对应 的垂直导出阵； 所述第三确定模块， 用于根据所述平行导出阵和所述垂直导出阵， 确定所述待加密图 像的复值掩码。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述第三确定模块， 具体用于根据以下步 骤确定所述待加密。

9、图像的复值掩码： 对所述平行导出阵进行等模分解， 得到与所述平行导出阵对应的第一复值掩码和第二 复值掩码； 对所述垂直导出阵进行等模分解， 得到与所述垂直导出阵对应的第三复值掩码和第四 复值掩码。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109918927 A 3 一种图像加密方法及装置 技术领域 0001 本申请涉及图像处理技术领域， 具体而言， 涉及一种图像加密方法及装置。 背景技术 0002 随着计算机网络和通信技术的迅速发展， 每天都有大量的图像、 视频等多媒体数 据产生， 这些多媒体数据可能包含一些重要的或者隐私的信息。 一方面， 互联网为这些数据 的传输和使用带来了便捷性； 与此同时， 。

10、网络的开放性和共享性也使得信息面临着被篡改 或者恶意使用， 给人们带来巨大损失。 而为了保护图像内容的安全， 可以在发送端对图像进 行加密处理。 0003 目前， 在众多为图像进行加密的方式中， 采用四元数矩阵方法对图像进行加密的 方式使用较为广泛， 但是传统的四元数矩阵加密方法， 加密的复杂度仍然存在局限性， 加密 信息集中， 轮廓凸显明显。 发明内容 0004 有鉴于此， 本申请实施例的目的在于提供一种图像加密方法及装置， 可以避免加 密信息集中， 可以进一步解决轮廓凸显明显的问题。 0005 主要包括以下几个方面： 0006 第一方面， 本申请实施例提供了一种图像加密方法， 所述方法包括。

11、： 0007 获取待加密图像的四元数矩阵； 0008 基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩阵； 0009 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码； 0010 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 0011 在一些实施例中， 所述基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待 加密图像的复值掩码， 包括： 0012 对所述平行分量矩阵进行变换， 得到与所述平行分量矩阵对应的平行导出阵； 0013 对所述垂直分量矩阵进行变换， 得到与所述垂直分量矩阵对应的垂直导出阵； 0014 根据所述平行导出阵和所述垂直导出。

12、阵， 确定所述待加密图像的复值掩码。 0015 在一些实施例中， 所述根据所述平行导出阵和所述垂直导出阵， 确定所述待加密 图像的复值掩码， 包括： 0016 对所述平行导出阵进行等模分解， 得到与所述平行导出阵对应的第一复值掩码和 第二复值掩码； 0017 对所述垂直导出阵进行等模分解， 得到与所述垂直导出阵对应的第三复值掩码和 第四复值掩码。 0018 在一些实施例中， 所述基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图 像， 包括： 0019 根据所述第一复值掩码和所述第三复值掩码， 确定所述待加密图像的第一密文； 说明书 1/13 页 4 CN 109918927 A 4 002。

13、0 根据所述第二复值掩码和所述第四复值掩码， 确定所述待加密图像的第二密文； 0021 根据所述第一密文和所述第二密文， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 0022 在 一 些 实 施 例 中 ，通 过 以 下 公 式 确 定 所 述 平 行 分 量 矩 阵 ： 0023通过以下公式确定所述垂直分量矩阵： 0024 其中， F(u,v)为所述四元数矩阵， F|(u,v)为所述平行分量矩阵， F(u,v)为所述垂 直分量矩阵， p为纯四元数。 0025在一些实施例中， 通过以下公式得到所述平行导出阵： 0026通过以下公式得到所述垂直导出阵： 0027 其中， M|为所述平行导出阵， M为所。

14、述垂直导出阵， A1F|1(u,v)+jF|2(u,v)， A2 F|3(u,v)+jF|4(u,v)， B1F1(u,v)+jF2(u,v)， B2F3(u,v)+jF4(u,v)， j为虚数单位， 上标 “*” 表示取共轭， F|1(u,v)、 F|2(u,v)、 F|3(u,v)、 F|4(u,v)为所述平行分量矩阵的各个 分量， F1(u,v)、 F2(u,v)、 F3(u,v)、 F4(u,v)为所述垂直分量矩阵的各个分量。 0028 在 一 些 实 施 例 中 ，通 过 以 下 公 式 得 到 所 述 第 一 复 值 掩 码 ： 0029 通过以下公式得到所述第二复值掩码： 003。

15、0 通过以下公式得到所述第三复值掩码： 0031 通过以下公式得到所述第四复值掩码： 0032 其中， P11(u,v)为所述第一复值掩码， P12(u,v)为所述第二复值掩码， D|(u,v)为所 述平行导出阵的幅度，为所述平行导出阵的相位， 1(u,v)为服从均匀分布的随机矩 阵， 0 1(u,v)1， P21(u,v)为所述第三复值掩码， P22(u,v)为所述第四复值掩码， D(u,v) 为所述垂直导出阵的幅度，为所述垂直导出阵的相位， 2(u,v)为服从均匀分布的 随机矩阵， 0 2(u,v)1， i为虚数单位。 0033 第二方面， 本申请实施例提供了一种图像加密装置， 所述装置包。

16、括： 0034 获取模块， 用于获取待加密图像的四元数矩阵； 说明书 2/13 页 5 CN 109918927 A 5 0035 第一确定模块， 用于基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵 和垂直分量矩阵； 0036 第二确定模块， 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图 像的复值掩码； 0037 生成模块， 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 0038 在一些实施例中， 所述第二确定模块， 包括变换模块和第三确定模块； 0039 所述变换模块， 用于对所述平行分量矩阵进行变换， 得到与所述平行分量矩阵对 应的平行导出阵； 0040 。

17、所述变换模块， 还用于对所述垂直分量矩阵进行变换， 得到与所述垂直分量矩阵 对应的垂直导出阵； 0041 所述第三确定模块， 用于根据所述平行导出阵和所述垂直导出阵， 确定所述待加 密图像的复值掩码。 0042 在一些实施例中， 所述第三确定模块， 具体用于根据以下步骤确定所述待加密图 像的复值掩码： 0043 对所述平行导出阵进行等模分解， 得到与所述平行导出阵对应的第一复值掩码和 第二复值掩码； 0044 对所述垂直导出阵进行等模分解， 得到与所述垂直导出阵对应的第三复值掩码和 第四复值掩码。 0045 在一些实施例中， 所述生成模块， 具体用于根据以下步骤生成与所述待加密图像 对应的加密。

18、图像： 0046 根据所述第一复值掩码和所述第三复值掩码， 确定所述待加密图像的第一密文； 0047 根据所述第二复值掩码和所述第四复值掩码， 确定所述待加密图像的第二密文； 0048 根据所述第一密文和所述第二密文， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 0049 在 一 些 实 施 例 中 ，通 过 以 下 公 式 确 定 所 述 平 行 分 量 矩 阵 ： 0050通过以下公式确定所述垂直分量矩阵： 0051 其中， F(u,v)为所述四元数矩阵， F|(u,v)为所述平行分量矩阵， F(u,v)为所述垂 直分量矩阵， p为纯四元数。 0052在一些实施例中， 通过以下公式得到所述平行导。

19、出阵： 0053通过以下公式得到所述垂直导出阵： 0054 其中， M|为所述平行导出阵， M为所述垂直导出阵， A1F|1(u,v)+jF|2(u,v)， A2 F|3(u,v)+jF|4(u,v)， B1F1(u,v)+jF2(u,v)， B2F3(u,v)+jF4(u,v)， j为虚数单位， 上标 “*” 表示取共轭， F|1(u,v)、 F|2(u,v)、 F|3(u,v)、 F|4(u,v)为所述平行分量矩阵的各个 分量， F1(u,v)、 F2(u,v)、 F3(u,v)、 F4(u,v)为所述垂直分量矩阵的各个分量。 0055 在 一 些 实 施 例 中 ，通 过 以 下 公 式。

20、 得 到 所 述 第 一 复 值 掩 码 ： 说明书 3/13 页 6 CN 109918927 A 6 0056 通过以下公式得到所述第二复值掩码： 0057 通过以下公式得到所述第三复值掩码： 0058 通过以下公式得到所述第四复值掩码： 0059 其中， P11(u,v)为所述第一复值掩码， P12(u,v)为所述第二复值掩码， D|(u,v)为所 述平行导出阵的幅度，为所述平行导出阵的相位， 1(u,v)为服从均匀分布的随机矩 阵， 0 1(u,v)1， P21(u,v)为所述第三复值掩码， P22(u,v)为所述第四复值掩码， D(u,v) 为所述垂直导出阵的幅度，为所述垂直导出阵的。

21、相位， 2(u,v)为服从均匀分布的 随机矩阵， 0 2(u,v)1， i为虚数单位。 0060 第三方面， 本申请实施例提供了一种电子设备， 包括： 处理器、 存储器和总线， 存储 器存储有处理器可执行的机器可读指令， 当电子设备运行时， 处理器与存储器之间通过总 线通信， 机器可读指令被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面任一种可能的实施方 式中的图像加密方法的步骤。 0061 第四方面， 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质， 计算机可读存储介 质上存储有计算机程序， 计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面任一种 可能的实施方式中的图像加密方法的步骤。 0062 基于。

22、上述任一方面， 本申请实施例提供的图像加密方法及装置， 基于所述四元数 矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩阵； 基于所述平行分量矩阵和所 述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码； 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密 图像对应的加密图像。 采用上述图像加密算法， 可以避免加密信息集中， 以进一步解决轮廓 凸显明显的问题， 可以提高图像在传输中的安全性。 附图说明 0063 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案， 下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍， 应当理解， 以下附图仅示出了本申请的某些实施例， 因此不应被看作是对 范围的限定， 对于本领域普通技术人员。

23、来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 0064 图1示出了本申请实施例一所提供的一种图像加密方法的流程图； 0065 图2示出了本申请实施例二所提供的一种图像加密装置的功能模块图之一； 0066 图3示出了本申请实施例二所提供的一种图像加密装置的功能模块图之二； 说明书 4/13 页 7 CN 109918927 A 7 0067 图4示出了本申请实施例三所提供的一种电子设备的结构示意图。 0068 图标： 200-图像加密装置； 210-获取模块； 220-第一确定模块； 230-第二确定模块； 240-生成模块； 232-变换模块； 234-第三确。

24、定模块； 400-电子设备； 410-处理器； 420-存储 器； 430-总线。 具体实施方式 0069 为使本申请实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本申请实施例 中的附图， 对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 应当理解， 本申请中附图 仅起到说明和描述的目的， 并不用于限定本申请的保护范围。 另外， 应当理解， 示意性的附 图并未按实物比例绘制。 本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操 作。 应该理解， 流程图的操作可以不按顺序实现， 没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺 序或者同时实施。 此外， 本领域技术人员在本申请内容的指引下， 可。

25、以向流程图添加一个或 多个其他操作， 也可以从流程图中移除一个或多个操作。 0070 另外， 所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例， 而不是全部的实施例。 通常在 此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 因 此， 以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的 范围， 而是仅仅表示本申请的选定实施例。 基于本申请的实施例， 本领域技术人员在没有做 出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本申请保护的范围。 0071 为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容， 结合特定应用场景 “图像加密” ， 给出以下实施方式。 对。

26、于本领域技术人员来说， 在不脱离本申请的精神和范围的情况下， 可 以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。 0072 本申请实施例下述方法、 装置、 电子设备或计算机存储介质可以应用于任何需要 进行图像加密的场景， 本申请实施例并不对具体的应用场景作限制， 任何使用本申请实施 例提供的图像加密的方案均在本申请保护范围内。 0073 随着计算机网络和通信技术的迅速发展， 每天都有大量的图像、 视频等多媒体数 据产生， 这些多媒体数据可能包含一些重要的或者隐私的信息。 一方面， 互联网为这些数据 的传输和使用带来了便捷性； 另一方面， 网络的开放性和共享性也使得这些数据面临着被 篡改或者。

27、恶意使用， 给人们带来巨大损失。 0074 为了保护图像内容的安全， 通常在发送端对图像进行加密处理， 即采用一定的方 法对图像进行编码， 编码成类似随机噪声的图像， 在接收端使用授权的秘钥进行解密处理， 从而有效地保护图像内容的安全。 0075 自1995年基于光学4f系统的双随机相位编码技术以来， 图像加密技术得到了广泛 的关注。 一方面， 为了提高加密系统的安全性， 一些含参数的变换被引入到4f加密系统； 另 一方面， 为了提高系统的传输效率， 基于相位恢复的多图像加密方法相继提出。 四元数作为 传统复数的推广， 由1个实部分量和3个虚部分量组成， 采用四元数矩阵表示可以将多幅单 通道图。

28、像或者彩色图像编码为一个整体进行处理， 近年来广泛应用于彩色图像处理与分析 领域， 但是目前的图像加密方法存在密文相位信息主要集中在纯相位掩码中， 轮廓显现的 问题。 0076 针对上述问题， 本申请实施例提供的图像加密方法及装置， 获取待加密图像的四 说明书 5/13 页 8 CN 109918927 A 8 元数矩阵； 基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩阵； 基 于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码； 基于所述复 值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 采用上述图像加密算法， 可以避免加密信 息集中， 以进一步解决轮廓。

29、凸显明显的问题， 可以提高图像在传输中的安全性。 0077 为便于对本申请进行理解， 下面结合具体实施例对本申请提供的技术方案进行详 细说明。 0078 实施例一 0079 参见图1所示， 图1为本申请实施例一提供的一种图像加密方法的流程图， 所述方 法包括： 0080 S101： 获取待加密图像的四元数矩阵。 0081 在具体实施中， 首先获取待加密图像， 并将待加密图像表示为第一四元数矩阵， 进 一步地， 对第一四元数矩阵进行傅里叶变换， 得到第二四元数矩阵。 0082 这里， 将待加密图像表示为第一四元数矩阵的公式可以为f(x,y)f1(x,y)+if2 (x,y)+jf3(x,y)+k。

30、f4(x,y)， 其中， f(x,y)为第一四元数矩阵， f1(x,y)、 f2(x,y)、 f3(x,y)、 f4 (x,y)为该待加密图像对应的各个单通道图像， 其中， 虚数单位i、 j、 k满足ij-jik、 jk -kji、 ki-ikj、 i2j2k2-1。 0083 这里， 待加密图像可以有两种形式： 0084 形式一： 待加密图像可以为N幅不同的单通道灰度或彩色图像， 1N4， 即N幅图 像可以通过一个第一四元数矩阵进行表示， 此时， f1(x,y)、 f2(x,y)、 f3(x,y)、 f4(x,y)分别 表示的是各幅灰度或彩色图像， 如果N4， 则存在f1(x,y)、 f2(。

31、x,y)、 f3(x,y)、 f4(x,y)中某 一个或二个或三个分量为0。 这样， 通过采用四元数矩阵对该待加密图像进行表示， 可以将N 幅单通道图像编码为一个整体进行加密， 可以有效提高传输效率。 0085 形式二： 待加密图像可以为一幅图像。 0086 一示例： 该待加密图像为一幅彩色图像， 该彩色图像由红色R、 绿色G、 蓝色B三个单 通道图像组成， 此时， f1(x,y)、 f2(x,y)、 f3(x,y)、 f4(x,y)分别表示的是各幅R、 G、 B单通道图 像， 其中， 存在f1(x,y)、 f2(x,y)、 f3(x,y)、 f4(x,y)中某一个分量为0。 0087 这里，。

32、 对第一四元数矩阵进行傅里叶变换， 得到第二四元数矩阵的公式为 其中， 为纯四元数， i1+j2+k3， 1、 2、 3为实数， 且12 +22+321。 0088 具 体 地 ，可 以 通 过 左 边 型 四 元 数 傅 里 叶 变 换 的 计 算 公 式 得到第二四元数矩阵， 当然， 也可以采用其他类 型的四元数傅里叶变换公式， 对第一四元数矩阵进行变换得到第二四元数矩阵， 例如， 右边 型四元数傅里叶变换、 双边型四元数傅里叶变换。 0089 S102： 基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩 阵。 0090 这里， 在获取待加密图像的四元数矩阵之后， 即得到。

33、第二四元数矩阵之后， 可以通 过对该四元数矩阵进行频谱分解得到平行分量矩阵和垂直分量矩阵， 由于将该四元数矩阵 分解成两个矩阵， 可以避免加密信息集中， 以进一步解决轮廓凸显明显的问题， 可以有效地 说明书 6/13 页 9 CN 109918927 A 9 提高抗攻击强度。 0091 S103： 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复值 掩码。 0092 在具体实施中， 在得到平行分量矩阵和垂直分量矩阵后， 可以分别基于该平行分 量矩阵和该垂直分量矩阵， 确定待加密图像的不同复值掩码。 采用上述方式， 通过待加密图 像的四元数矩阵， 可以得到待加密图像的平行分量矩阵。

34、和垂直分量矩阵， 进而确定待加密 图像的不同复值掩码。 采用上述实施方式， 可以将密文信息放在不同的复值掩码中， 可以避 免出现轮廓显现的问题。 0093 S104： 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 0094 这里， 通过分别对待加密图像的不同复值掩码进行处理， 进而可以生成与待加密 图像对应的加密图像， 至此， 待加密图像的加密过程就此完成， 因此， 可以直接将经过加密 得到的加密图像进行传输， 对上述加密过程进行逆操作， 可以恢复出待加密的原始待加密 图像。 采用上述方式， 可以提高加密图像在传输过程中的安全性。 0095 本申请实施例一提供的图像加密方法， 获取。

35、待加密图像的四元数矩阵； 基于所述 四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩阵； 基于所述平行分量矩 阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码； 基于所述复值掩码， 生成与所述 待加密图像对应的加密图像。 采用上述图像加密算法， 可以避免加密信息集中， 以进一步解 决轮廓凸显明显的问题， 可以提高图像在传输中的安全性。 0096 一种可能的实施方式中， 步骤S103中所述基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量 矩阵， 确定所述待加密图像的复值掩码， 包括以下步骤： 0097 步骤一： 对所述平行分量矩阵进行变换， 得到与所述平行分量矩阵对应的平行导 出阵。 0098 。

36、在具体实施中， 将该平行分量矩阵进行转换， 得到以复数形式进行表示的与平行 分量矩阵对应的平行导出阵。 0099 步骤二： 对所述垂直分量矩阵进行变换， 得到与所述垂直分量矩阵对应的垂直导 出阵。 0100 在具体实施中， 将该垂直分量矩阵进行转换， 得到以复数形式进行表示的与垂直 分量矩阵对应的垂直导出阵。 0101 步骤三： 根据所述平行导出阵和所述垂直导出阵， 确定所述待加密图像的复值掩 码。 0102 在具体实施中， 在得到平行分量矩阵和垂直分量矩阵后， 可以分别根据该平行分 量矩阵和该垂直分量矩阵， 分别得到对应的平行导出阵和垂直导出阵， 进而根据该平行导 出阵和垂直导出阵分别确定出。

37、待加密图像的不同复值掩码。 采用上述实施方式， 通过将密 文信息放在不同的复值掩码中， 可以避免出现轮廓显现的问题。 0103 一种可能的实施方式中， 步骤三中根据所述平行导出阵和所述垂直导出阵， 确定 所述待加密图像的复值掩码， 包括以下步骤： 0104 步骤(1)： 对所述平行导出阵进行等模分解， 得到与所述平行导出阵对应的第一复 值掩码和第二复值掩码。 0105 在具体实施中， 在得到平行导出阵后， 可以对该平行导出阵进行等模分解， 得到与 说明书 7/13 页 10 CN 109918927 A 10 该平行导出阵对应的两个复值掩码， 即第一复值掩码和第二复值掩码， 采用上述方式， 通。

38、过 对该平行导出阵进行等模分解， 可以提高图像加密的程度， 进而提高图像在传输过程中的 安全性， 可以有效避免图像被篡改或者恶意使用。 0106 步骤(2)： 对所述垂直导出阵进行等模分解， 得到与所述垂直导出阵对应的第三复 值掩码和第四复值掩码。 0107 在具体实施中， 在得到垂直导出阵后， 可以对该垂直导出阵进行等模分解， 得到与 该垂直导出阵对应的两个复值掩码， 即第三复值掩码和第四复值掩码， 采用上述方式， 通过 对该垂直导出阵进行等模分解， 可以提高图像加密的程度， 进而提高图像在传输过程中的 安全性， 可以有效避免图像被篡改或者恶意使用。 0108 这里， 待加密图像的复值掩码可。

39、以包括第一复值掩码、 第二复值掩码、 第三复值掩 码和第四复值掩码。 0109 一种可能的实施方式中， 步骤S104中述基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图 像对应的加密图像， 包括以下步骤： 0110 步骤a： 根据所述第一复值掩码和所述第三复值掩码， 确定所述待加密图像的第一 密文。 0111 在具体实施中， 可以将第一复值掩码和第三复值掩码进行加权求和， 以确定待加 密图像对应的第一密文， 第一密文的计算公式可以为C1(u,v)aP11(u,v)+bP21(u,v)， 其中， C1(u,v)为第一密文， P11(u,v)为第一复值掩码， P21(u,v)为第三复值掩码， a、 b为常数。

40、， 0a 1， 0b1。 0112 步骤b： 根据所述第二复值掩码和所述第四复值掩码， 确定所述待加密图像的第二 密文。 0113 在具体实施中， 可以将第二复值掩码和第四复值掩码进行加权求和， 以确定待加 密图像对应的第二密文， 第二密文的计算公式为C2(u,v)cP12(u,v)+dP22(u,v)， 其中， C2 (u,v)为第二密文， P12(u,v)为第二复值掩码， P22(u,v)为第四复值掩码， c、 d为常数， 0c1， 0d1。 0114 步骤c： 根据所述第一密文和所述第二密文， 生成与所述待加密图像对应的加密图 像。 0115 在具体实施中， 根据第一密文和所述第二密文，。

41、 可以生成与待加密图像对应的加 密图像。 具体地， 可以将第一密文的幅值、 第一密文的相位、 第二密文的幅值、 第二密文的相 位作为四个单通道图像作为加密图像。 0116 这里， 将该待加密图像对应的多个单通道图像进行处理后， 可以得到经过加密后 的加密图像。 具体地， 通过使用四元数矩阵表示该待加密图像， 可以将多个单通道图像表示 为一个整体进行处理， 进而可以有效提高图像的传输效率， 同时， 平行分量矩阵和垂直分量 矩阵可以避免密文信息集中在纯相位掩码中， 可以有效地提高抗攻击强度。 采用上述方式， 通过将待加密图像进行图像编码， 进而得到类似随机噪声的加密后的加密图像， 可以有效 地隐藏。

42、原待加密图像的内容， 进而提升图像在传输过程中的安全性。 0117 一 种 可 能 的 实 施 方 式 中 ， 通 过 以 下 公 式 确 定 所 述 平 行 分 量 矩 阵 ： 说明书 8/13 页 11 CN 109918927 A 11 0118通过以下公式确定所述垂直分量矩阵： 0119 其中， F(u,v)为所述四元数矩阵， F|(u,v)为所述平行分量矩阵， F(u,v)为所述垂 直分量矩阵， p为纯四元数。 0120 在具体实施中， 在得到四元数矩阵之后， 可以通过对该四元数矩阵进行频谱分解 得到平行分量矩阵和垂直分量矩阵， 可以避免加密信息集中， 可以进一步解决轮廓凸显明 显的。

43、问题。 0121 需要说明的是， F(u,v)F|(u,v)+F(u,v)。 0122一种可能的实施方式中， 通过以下公式得到所述平行导出阵： 0123 在具体实施中， 先将平行分量矩阵F|(u,v)进行转换， 得到以复数形式进行表示的 与平行分量矩阵对应的平行导出阵M|， 以便根据该平行导出阵M|得到与待加密图像对应 的两个复值掩码， 即第一复值掩码和第二复值掩码。 0124通过以下公式得到所述垂直导出阵： 0125 在具体实施中， 先将该垂直分量矩阵F(u,v)进行转换， 得到以复数形式进行表示 的与垂直分量矩阵F(u,v)对应的垂直导出阵M， 以便根据该垂直导出阵M得到与待加密 图像对应。

44、的两个复值掩码， 即第三复值掩码和第四复值掩码。 0126 其中， M|为所述平行导出阵， M为所述垂直导出阵， A1F|1(u,v)+jF|2(u,v)， A2 F|3(u,v)+jF|4(u,v)， B1F1(u,v)+jF2(u,v)， B2F3(u,v)+jF4(u,v)， j为虚数单位， 上标 “*” 表示取共轭， F|1(u,v)、 F|2(u,v)、 F|3(u,v)、 F|4(u,v)为所述平行分量矩阵的各个 分量， F1(u,v)、 F2(u,v)、 F3(u,v)、 F4(u,v)为所述垂直分量矩阵的各个分量。 0127 这里， 平行分量矩阵F|(u,v)为一种四元数矩阵，。

45、 F|(u,v)F|1(u,v)+iF|2(u,v) +fF|3(u,v)+kF|4(u,v)， 垂直分量矩阵F(u,v)为一种四元数矩阵， F(u,v)F1(u,v)+ iF2(u,v)+fF3(u,v)+kF4(u,v)， 虚数单位i、 f、 k满足if-fik、 fk-kfi、 ki-ik f、 i2f2k2-1； A1*为A1的共轭， A1*F|1(u,v)-jF|2(u,v)； A2*为A2的共轭， A2*F|3(u, v)-jF|4(u,v)； B1*为B1的共轭， B1*F1(u,v)-jF2(u,v)； B2*为B2的共轭， B2*F3(u,v)- jF4(u,v)。 0128。

46、 一 种 可 能 的 实 施 方 式 中 ， 通 过 以 下 公 式 得 到 所 述 第 一 复 值 掩 码 ： 0129 在具体实施中， 通过对以复数形式进行表示的平行导出阵M|进行等模分解， 可以 得到待加密图像对应的两个复值掩码， 即第一复值掩码和第二复值掩码， 其中， 第一复值掩 码和第二复值掩码的计算公式不同。 0130 通过以下公式得到所述第二复值掩码： 说明书 9/13 页 12 CN 109918927 A 12 0131 在具体实施中， 通过对以复数形式进行表示的平行导出阵M|进行等模分解， 可以 得到待加密图像对应的两个复值掩码， 即第一复值掩码和第二复值掩码， 其中， 第。

47、一复值掩 码和第二复值掩码的计算公式不同。 0132 通过以下公式得到所述第三复值掩码： 0133 在具体实施中， 通过对以复数形式进行表示的垂直导出阵M进行等模分解， 可以 得到待加密图像对应的两个复值掩码， 即第三复值掩码和第四复值掩码， 其中， 第三复值掩 码和第四复值掩码的计算公式不同。 0134 通过以下公式得到所述第四复值掩码： 0135 在具体实施中， 通过对以复数形式进行表示的垂直导出阵M进行等模分解， 可以 得到待加密图像对应的两个复值掩码， 即第三复值掩码和第四复值掩码， 其中， 第三复值掩 码和第四复值掩码的计算公式不同。 0136 其中， P11(u,v)为所述第一复值。

48、掩码， P12(u,v)为所述第二复值掩码， D|(u,v)为所 述平行导出阵的幅度，为所述平行导出阵的相位， 1(u,v)为服从均匀分布的随机矩 阵， 0 1(u,v)1， P21(u,v)为所述第三复值掩码， P22(u,v)为所述第四复值掩码， D(u,v) 为所述垂直导出阵的幅度，为所述垂直导出阵的相位， 2(u,v)为服从均匀分布的 随机矩阵， 0 2(u,v)1， i为虚数单位。 0137 在本申请实施例中， 获取待加密图像的四元数矩阵； 基于所述四元数矩阵， 确定所 述待加密图像的平行分量矩阵和垂直分量矩阵； 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩 阵， 确定所述待加密图像的复值掩。

49、码； 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加 密图像。 采用上述图像加密算法， 可以避免加密信息集中， 以进一步解决轮廓凸显明显的问 题， 可以提高图像在传输中的安全性。 0138 实施例二 0139 基于同一申请构思， 本申请实施例二还提供了一种与实施例一提供的图像加密方 法对应的图像加密装置， 由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请上述实施例 中的图像加密方法相似， 因此装置的实施可以参见方法的实施， 重复之处不再赘述。 0140 参见图2所示， 为本申请实施例二提供的一种图像加密装置200的功能模块图之 一； 参见图3所示， 为本申请实施例二提供的一种图像加密装置200。

50、的功能模块图之二； 其 中， 所述图像加密装置200包括： 0141 获取模块210， 用于获取待加密图像的四元数矩阵； 0142 第一确定模块220， 用于基于所述四元数矩阵， 确定所述待加密图像的平行分量矩 阵和垂直分量矩阵； 0143 第二确定模块230， 基于所述平行分量矩阵和所述垂直分量矩阵， 确定所述待加密 图像的复值掩码； 0144 生成模块240， 基于所述复值掩码， 生成与所述待加密图像对应的加密图像。 说明书 10/13 页 13 CN 109918927 A 13 0145 一种可能的实施方式中， 参见图3所示， 所述第二确定模块230， 包括变换模块232 和第三确定模。