(19)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 202210570594.4 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 北京邮电大 学 地址 100876 北京市海淀区西土城路10号 (72)发明人 彭海朋　梁俊英　李丽香　仝丰华　 梁卫波　暴爽　王兰兰　任叶青　 赵猛猛　 (74)专利代理 机构 北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 专利代理师 高福勇 (51)Int.Cl. H04L 9/00(2022.01) H04L 9/08(2006.01) G06F 21/62(2013.01) G06F 21/60(2013.01) (54)发明名称 一种基于并行压缩感知和秘密共享的图像 加密方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于并行压缩感知和秘 密共享的图像加密方法， 首先利用性能良好的测 量矩阵作为密钥对图像进行并行压缩， 不仅实现 了加密， 而且减少了图像的大小， 具有更低的存 储和计算复杂度。 其次对于非方阵图像引入分块 Arnold变换加密， 使图像显得杂乱无章， 从而实 现对并行压缩后的图像加密。 然后， 为了进一步 提高系统的可靠性和保密性， 防止秘密过于集 中， 利用(k,n) ‑门限秘密共 享技术对分块Arnold 变换后的秘密图像进行处理， 不仅实现了秘密图 像的加密， 而且分散了风险， 容忍了入侵。 最后， 利用Zigzag混淆对由秘密共享技术生成的影子 图像进行处理， 干扰元素在影子图像中的位置， 实现影子图像加密。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114944911 A 2022.08.26 CN 114944911 A 1.一种基于并行压缩感知和秘密共享的图像加密方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 利用测量矩阵作为密钥对图像进行并行压缩， 得到测量 值矩阵图像； S2、 采用分块Arnold变换对并行压缩后的测量值矩阵图像进行置乱， 图像的像素位置 被重新排列， 得到 秘密图像； S3、 利用秘密共享 技术对分块A rnold变换后的秘密图像进行处 理， 得到影子矩阵 图像； S4、 利用Zigzag混淆对影子矩阵图像进行处理， 干扰元素在影子矩阵图像中的位置， 得 到影子加密矩阵 图像。 2.根据权利要求1所述的基于并行压缩感知和秘密共享的图像加密方法， 其特征在于， 步骤S1中的并行压缩过程如下： 令α 是压缩比， 满足0＜α ＜1， 对于一个N ×N维的图像X， N ×1维的列向量xi表示图像X的 第i列， 并行压缩感知的测量过程表示 为： yi＝Φxi                         (1) 其中， i＝1,2, …,N， Φ是一个αN ×N维的测量矩阵， 对应的测量值矩阵Y＝[y1,y2,…, yN]； Logistic映射方程如下： zn+1＝ μzn(1‑zn)                      (2) 其中， μ是混沌系统的混沌参数， 3.5 699456＜ μ≤4； 对于Logistic映射， 设定初始值z0， 混沌参数 μ， 采样距离d， 然后得到混沌序列z(l)， 其 中l＝α N2， 序列z(l)被逐列排列成如下α N ×N维的矩阵Φ： 对于平面图像X： Y＝ΦX                           (4) 其中， Y是对应的α N ×N维的测量 值矩阵。 3.根据权利要求2所述的基于并行压缩感知和秘密共享的图像加密方法， 其特征在于， 步骤S2中的置乱过程如下： 对αN×N维的测量值矩阵图像， 应用哈希函数计算密钥图像的三个参数a,b,n， 令p＝ gcd( α N,N)， 测量值矩阵Y被分成 块， 每块的大小是p ×p维的， 将每块通过等式(5)进 行加密： 最后将加密后的每个块组合起来得到秘密图像A， 其中n是Arnold变换的迭代次数， a,b 是Arnold变换的参数。 4.根据权利要求3所述的基于并行压缩感知和秘密共享的图像加密方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114944911 A 2步骤S3利用秘密共享 技术对分块A rnold变换后的秘密图像进行处 理过程如下： 对于两个正整数m,t(1≤m,t≤α N2)， 如果mt＝α N2， 秘密图像A则按列重塑为一个m ×t维 的矩阵B， 对于矩阵B的每行k(1≤k≤m)， 给 出一个多 项式： sk(x)＝sk,0+sk,1x+…+sk,t‑1xt‑1，             (6) 其中sk,0,sk,1,…,sk,t‑1对应于第k行中的每个元素； 对于给定一个x， 通过等式(6)得到 一个包含m个值s1(x),s2(x),…sm(x)的阵列s(x)； 对于两个正整数M1,N1,并且m＝M1N1， 如果 阵列s(x)被按列重塑为M1×N1维的矩阵S(x)， 则得到一个影子矩阵S(x)； 如果选择n个不同 的x1,x2,…,xn， 则得到n个不同的影子矩阵S(x1),S(x2),…,S(xn)， 记为S1,S2,…,Sn。 5.根据权利要求4所述的基于并行压缩感知和秘密共享的图像加密方法， 其特征在于， 步骤S4中Zigza g混淆加密过程如下： 应用哈希函数计算密钥图像的三个参数a,b,n， 其中n是Zigzag混淆的迭代次数， (a,b) 是Zigzag混淆的起始位置， 影子矩阵S1,S2,…,Sn通过Zigzag混淆进行加密， 得到影子加密 矩阵Z1,Z2,…,Zn。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114944911 A 3