基于置乱块压缩感知的图像鲁棒加密算法

• 作者: 王兰 肖迪 王飞 石熙
• 来源期刊: 密码学报
• 学科: 工学
• 关键词: 压缩感知 图像加密 鲁棒加密 快速压缩采样
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 页码范围: 267-283
• 页数: 17页
• 分类号: TP309.7
• 语种: 中文
• DOI: 10.13868/j.cnki.jcr.000518

摘要

资源受限环境下图像数据如何高效传输并保证图像的安全性和鲁棒性具有挑战性.本文设计了一种基于置乱块压缩感知的图像鲁棒加密算法,实现了兼顾高效、安全的图像鲁棒传输.该算法使用小波变换(DWT)对图像进行稀疏表示,采用置乱的块压缩感知进行测量,有效减少数据传输量同时作为第一层加密;设计量化器对测量值量化为有限精度;由Logistic-Tent混沌映射产生的密钥对量化值采用混淆-扩散机制来进一步增强安全性.解密过程包括逆混淆-扩散的解密操作,采用GRSR重构算法获得图像高性能重建并保证传输鲁棒性.通过实验仿真结果以及对比分析表明,原始图像在0.05的采样率下其重构图像的PSNR值为20.4 dB;在90％ 的丢包率下重构图像PSNR值也达到22.24 dB;在256×256的剪切攻击下重构图像仍保留主要信息且视觉可接受.本文算法具有较高的压缩性能,且能够抵抗蛮力攻击、统计攻击、丢包攻击、剪切攻击、噪声攻击等常见攻击并具有较好鲁棒性.