(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 202211168486.0 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 大连大学 地址 116622 辽宁省大连市经济技 术开发 区学府大街10号 (72)发明人 王宾　史元谛　胡轶男　张强　 魏小鹏　 (74)专利代理 机构 大连智高专利事务所(特殊 普通合伙) 2123 5 专利代理师 毕进 (51)Int.Cl. H04L 9/00(2022.01) H04L 9/06(2006.01) G06T 9/00(2006.01) G06F 21/60(2013.01)G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 一种视觉安全图像加密方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于自适应分块压缩感 知与非负矩阵分解的视觉安全图像加密方法， 首 先， 对明文图像作Tetrolet变换， 接着对稀疏矩 阵优化稀 疏度并作矩阵置乱， 使得图像矩阵的各 个分块区域内的稀疏度均衡化。 之后根据图像信 息计算分块区域的采样数， 构造测量矩阵并进行 优化， 利用优化后的测量矩阵对图像进行压缩。 然后对压缩后的图像进行置乱和扩散操作来完 成加密过程。 最后将图像信息通过 非负矩阵分解 嵌入到载体图像得到视觉安全的密文图像。 解密 过程即为加密过程的逆 过程。 经过本发明的加密 方法对明文图像进行加密， 整个过程与明文信息 密切联系， 使得整个加密系统有较强的抵抗选择 明文攻击与已知明文攻击的能力。 权利要求书10页 说明书23页 附图5页 CN 115473625 A 2022.12.13 CN 115473625 A 1.一种视 觉安全图像加密方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 根据明文图像的信息生成六维超混沌系统和混合混沌系统的参数及 初始值； 通过六维超混沌系统的迭代生成混沌序列， 利用生成的混沌序列构造随机序列； 对明文图像进行Tet rolet变换， 生成系数矩阵并对系数矩阵进行优化的矩阵置乱； 对置乱后的系数矩阵， 根据基于区域 能量的块采样策略计算系数矩阵分块后每个块分 配的采样数； 通过混合混沌系统 的迭代生成混沌序列， 利用生成的混沌序列构造初始测量矩阵并对 初始测量矩阵进行优化与归一 化， 得到最终的测量矩阵； 按照分块压缩感知理论， 利用分块测量矩阵对相应的分块系数矩阵进行测量， 得到测 量值矩阵； 对测量值矩阵进行量 化， 得到量 化后的测量 值矩阵； 用基于多米诺骨牌平铺问题的置乱方法对量化后的测量值矩阵进行像素级置乱， 得到 第一次置乱后的测量 值矩阵； 用基于多米诺骨牌推倒问题的置乱方法对第一次置乱后的测量值矩阵进行比特级置 乱， 得到第二次置乱后的测量 值矩阵； 用基于四格拼板的扩散方法对第 二次置乱后的测量值矩阵进行扩散， 得到扩散后的测 量值矩阵， 对 扩散后的测量 值矩阵作反向扩散操作得到 秘密图像矩阵； 利用非负矩阵分解将秘密图像矩阵嵌入到载体图像中得到密文图像。 2.根据权利要求1所述的一种视觉安全图像加密方法， 其特征在于， 所述根据明文图像 的信息生成六维超混沌系统和混合混沌系统的参数及 初始值， 生成方法具体为： 首先， 使用SHA512函数生成明文图像的512位hash值K K＝SHA512(img) 按8位一组转化成64个十进制数， 记为数组k， 通过k得到矩阵k11 ‑k62以及k7， 计算过程 如下： 对于k11‑k62， 按如下 过程进行计算：权　利　要　求　书 1/10 页 2 CN 115473625 A 2其中， KR用于计算两个矩阵的Khat ri‑Rao积； k7用于分别与kr1 ‑kr6进行运算： 计算k7和kr1的Kronecker积得到6 ×8的矩阵kro71， 记kro71的平均值为Mkro71， 将kro71转换为一维矩阵kro71'， 并将Mkro71添加到一维矩阵 kro71'末尾组成1 ×49的矩阵kro71 ”并重排成7 ×7的矩阵kro71 ”'： 对kro71”'进行svd奇异值分解得到含有奇异值的对角矩阵s1， 利用s1的平均值me1得 到key1： 按照上述 k7与kr1的运 算方式依次得到key2 ‑key6， key1、 key2、 key3、 key4、 key5、 key6组成一组密钥分别作为六维超混沌系统的初值x0, y0,z0,u0,v0,w0。 利用上述 通过明文图像hash值 生成的数组k得到矩阵k1 ‑k4 计算k1和k4的Hadamard积得到k14,计算 k2和k3的Hadamard积得到k23： 分别对k14和k23进行svd奇异值分解得到2个含有奇异值的对角矩阵s14和s23， 通过 s14和s23中的平均值me14和me23得到K ey14和key23作为混合混沌系统的参数r0和初值xx0： 3.根据权利要求2所述的一种视觉安全图像加密方法， 其特征在于， 所述通过六维超混 沌系统的迭代生成混沌序列， 利用生成的混沌序列构造随机序列， 具体为： 设图像矩阵的大小为M ’ ×N’， ， 总的像素 数量为num， 混沌序列的采样间隔为d； 首先将六维超混沌系统初始值x0,y0,z0,u0,v0,w0代入六维超混沌系统， 迭代num ×d次， 生成六个相应的混沌序列xn,yn,zn,un,vn,wn， 利用d分别对六个混沌序列进行采样， 得到 相应的子序列：权　利　要　求　书 2/10 页 3 CN 115473625 A 3