申请/专利权人：浙江师范大学

申请日：2017-07-17

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN107295351B

主分类号：H04N19/60(20140101)

分类号：H04N19/60(20140101);H04N19/85(20140101);H04L9/08(20060101);H04L9/14(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权;2019.06.07#实质审查的生效;2017.10.24#公开

摘要：本发明公开了一种对图像进行对称‑非对称加解密方法及系统，本方法中利用第一公开密钥、第二公开密钥、第一密钥、第二密钥以及第三密钥对原始图像进行加密，并在加密过程中对图像进行压缩；利用第一私有密钥、第二私有密钥、第一密钥、第二密钥以及第三密钥对加密图像进行解密，并在解密过程中对图像进行解压。本方法将对称加密与非对称加密结合起来，提高了加密的安全性和可靠性。本方法在对图像进行加密的过程中，还对图像进行了压缩，减少了信息量，从而有利于大量数据的保存与传输。因此，通过本发明提供的方法和系统可以对大量数据进行安全可靠的传输。

主权项：1.一种对图像进行对称-非对称加解密方法，其特征在于，加密方法包括：利用第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像；利用第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到第一变换图像；利用第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像；对所述第二调制图像进行相位截断，得到相位截断图像，将截断的相位作为第一私有密钥；利用第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像；对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；利用第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像；对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥；解密方法包括：利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像；利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲涅尔逆变换，得到第三变换图像；对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；利用第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。

全文数据：一种对图像进行对称-非对称加解密方法及系统技术领域[0001]本发明涉及图像加解密技术领域，特别是涉及一种对图像进行对称-非对称加解密方法及系统。背景技术[0002]数据加密技术是最基本的安全技术，被誉为信息安全的核心，对保护信息进行变换和置换等使其成为密文，然后再进行信息的存储或传输。在对称加密系统中，数据加密和解密采用的都是同一个密钥，因而其安全性依赖于所持有密钥的安全性。对称加密系统的主要问题是在网络环境下密钥的管理、分发以及传输比较困难，且对称加密系统的安全性不够高，容易遭受攻击。[0003]非对称加密系统加密和解密使用的是两个不同的密钥，安全性强，但是非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种对图像进行对称-非对称加解密方法及系统，以用于对大量数据进行安全可靠的传输。[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：[0006]—种对图像进行对称-非对称加解密方法，加密方法包括：[0007]利用第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像；[0008]利用第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到第一变换图像；[0009]利用第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像；[0010]对所述第二相位调制图像进行相位截断，得到相位截断图像，将截断的相位作为第一私有密钥；[0011]利用第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像；[0012]对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；[0013]利用第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像；[0014]对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥；[0015]解密方法包括：[0016]利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像；[0017]利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；[0018]对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；[0019]利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲涅尔逆变换，得到第三变换图像；[0020]对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；[0021]利用第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；[0022]对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。[0023]可选的，所述第一公开密钥和所述第二公开密钥为随机相位板。[0024]可选的，所述第一密钥为所述第一菲涅尔变换的距离。[0025]可选的，所述第二密钥为所述第二菲涅尔变换的距离。[0026]可选的，所述第三密钥为随机测量矩阵。[0027]本发明还提供了一种对图像进行对称-非对称加解密系统，包括：图像加密模块、压缩模块、解压模块、解密模块；'[0028]所述图像加密模块，用于提供第一公开密钥，通过所述第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像；[0029]用于提供第一密钥，通过所述第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到所述第一变换图像；[0030]用于提供第二公开密钥，通过所述第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像；[0031]用于对所述第二调制图像进行第一相位截断，得到相位截断图像，将截断的相位作为第一私有密钥；[0032]用于提供第二密钥，通过所述第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像；[0033]压缩模块，用于对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；[0034]用于提供第三密钥，通过所述第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像；[0035]用于对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥；[0036]解压模块，用于利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像；[0037]用于利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；[0038]用于对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；[0039]图像解密模块，用于利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲涅尔逆变换，得到第三变换图像；[0040]用于对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；[0041]用于利用所述第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；[0042]用于对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。[0043]可选的，所述第一公开密钥和所述第二公开密钥为随机相位板。[0044]可选的，所述第一密钥为所述第一菲涅尔变换的距离。[0045]可选的，所述第二密钥为所述第二菲涅尔变换的距离。[0046]可选的，所述第三密钥为随机测量矩阵。[0047]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明提供了一种对图像进行对称-非对称加解密方法，本方法中的第一密钥、第二密钥以及第三密钥在加解密过程中既作为加密密钥，同时也作为解密密钥，从而构成了对称加密;同时本方法采用第一公开密钥和第二公开密钥对图像进行加密，解密的过程中采用第一私有密钥和第二私有密钥对图像进行解密，公开密钥和私有密钥是不同的，从而构成了非对称加密。本方法将对称加密与非对称加密结合起来，提高了加密的安全性和可靠性。本方法在对图像进行加密的过程中，还对图像进行了压缩，减少了信息量，从而有利于大量数据的保存与传输。因此，通过本发明提供的方法可以对大量数据进行安全可靠的传输。附图说明[0048]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0049]图1为本发明实施例提供的对图像进行对称-非对称加密方法的流程图；[0050]图2为本发明实施例提供的对图像进行对称-非对称解密方法的流程图；[0051]图3为本发明实施例提供的对图像进行对称-非对称加解密系统的结构图。[0052]其中，31-加密模块、32-压缩模块、33-解压模块、34-解密模块。具体实施方式[0053]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0054]本发明的目的是提供一种对图像进行对称-非对称加解密方法及系统，以用于对大量数据进行安全可靠的传输。[0055]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0056]图1为本发明实施例提供的对图像进行对称-非对称加密方法的流程图。[0057]如图1所示，一种对图像进行对称-非对称加解密方法，其加密方法包括：[0058]S101，利用第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像；[0059]具体的，所述第一公开密钥为随机相位板，利用随机相位板对原始图像进行相位调制。[0060]S102,利用第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到第一变换图像；[0061]具体的，所述第一密钥为所述第一菲涅尔变换的距离;根据菲涅尔变换距离对第一调制图像进行第一菲涅尔变换。[0062]S103，利用第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像；[0063]具体的，所述第二公开密钥为随机相位板，利用随机相位板对第一变换图像进行相位调制。[0064]S104,对所述第二相位调制图像进行相位截断，得到相位截断图像,将截断的相位作为第一私有密钥；[0065]S105,利用第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像；[0066]具体的，所述第二密钥为所述第二菲涅尔变换的距离，根据菲涅尔变换距离对第一调制图像进行第二菲涅尔变换。[0067]S106,对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；[0068]S107，利用第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像；[0069]具体的，所述第三密钥为随机测量矩阵，在频谱域选择合适的随机测量矩阵，对傅里叶变换图像进行压缩。[0070]S108,对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥。[0071]图2为本发明实施例提供的对图像进行对称-非对称解密方法的流程图。[0072]如图2所示，一种对图像进行对称-非对称加解密方法，其解密方法包括：[0073]S201，利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像；[0074]S202，利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；[0075]具体的，在解压过中采用压缩感知重构算法进行优化求解。[0076]S203,对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；[0077]S204,利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲涅尔逆变换，得到第三变换图像；[0078]S205,对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；[0079]S206,利用第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；[0080]S207，对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。[0081]本方法中第一密钥、第二密钥以及第三密钥在加解密过程中既作为加密密钥，同时也作为解密密钥，从而构成了对称加密；同时本方法采用第一公开密钥和第二公开密钥对图像进行加密，解密的过程中采用第一私有密钥和第二私有密钥对图像进行解密，公开密钥和私有密钥是不同的，从而构成了非对称加密。本方法将对称加密与非对称加密结合起来，提高了加密的安全性和可靠性。本方法在对图像进行加密的过程中，还对图像进行了压缩，减少了信息量，从而有利于大量数据的保存与传输。[0082]图3为本发明实施例提供的对图像进行对称-非对称加解密系统的结构图。[0083]如图3所示，与上述对图像进行对称-非对称加解密方法对应的，本发明还提供了一种对图像进行对称-非对称加解密系统，包括：图像加密模块31、压缩模块32、解压模块33、解密模块34;[0084]所述图像加密模块31，用于提供第一公开密钥，通过所述第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像;第一公开密钥为随机相位板；[0085]用于提供第一密钥，通过所述第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到所述第一变换图像;第一密钥为所述第一菲涅尔变换的距离；[0086]用于提供第二公开密钥，通过所述第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像;第二公开密钥为随机相位板；[0087]用于对所述第二调制图像进行第一相位截断，得到相位截断图像，将截断的相位作为第一私有密钥；[0088]用于提供第二密钥，通过所述第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像;第二密钥为所述第二菲涅尔变换的距离；[0089]压缩模块32，用于对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；[0090]用于提供第三密钥，通过所述第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像;所述第三密钥为随机测量矩阵；[0091]用于对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥；[0092]解压模块33,用于利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像；[0093]用于利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；[0094]用于对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；[0095]图像解密模块34,用于利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲捏尔逆变换，得到第三变换图像；[0096]用于对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；[0097]用于利用第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；[0098]用于对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。[0099]通过本系统可以实现对大量数据进行安全可靠的传输。[0100]本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

权利要求：1.一种对图像进行对称-非对称加解密方法，其特征在于，加密方法包括：利用第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像；利用第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到第一变换图像；利用第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像；对所述第二相位调制图像进行相位截断，得到相位截断图像，将截断的相位作为第一私有密钥；利用第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像；对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；利用第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像；对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥；解密方法包括：利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像；利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲涅尔逆变换，得到第三变换图像；对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；利用第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一公开密钥和所述第二公开密钥为随机相位板。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第一密钥为所述第一菲涅尔变换的距离。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第二密钥为所述第二菲涅尔变换的距离。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述第三密钥为随机测量矩阵。6.—种对图像进行对称-非对称加解密系统，其特征在于，包括：图像加密模块、压缩模块、解压模块、解密模块；所述图像加密模块，用于提供第一公开密钥，通过所述第一公开密钥对原始图像进行相位调制，得到第一调制图像；用于提供第一密钥，通过所述第一密钥对所述第一调制图像进行第一菲涅尔变换，得到所述第一变换图像；用于提供第二公开密钥，通过所述第二公开密钥对所述第一变换图像进行相位调制，得到第二调制图像；用于对所述第二调制图像进行第一相位截断，得到相位截断图像，将截断的相位作为第一私有密钥；用于提供第二密钥，通过所述第二密钥对所述相位截断图像进行第二菲涅尔变换，得到第二变换图像；压缩模块，用于对所述第二变换图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换图像；用于提供第三密钥，通过所述第三密钥对所述傅里叶变换图像进行压缩，得到压缩图像；~用于对所述压缩图像进行相位截断，得到加密图像，将截断的相位作为第二私有密钥；解压模块，用于利用所述第二私有密钥对所述加密图像进行解密，得到第一解密图像1用于利用所述第三密钥对所述第一解密图像进行解压，得到解压图像；用于对所述解压图像进行傅里叶逆变换，得到傅里叶逆变换图像；图像解密模块，用于利用所述第二密钥对所述傅里叶逆变换图像进行第一菲涅尔逆变换，得到第三变换图像；用于对所述第三变换图像进行相位截断，利用所述第一私有密钥对相位截断后的第三变换图像进行解密，得到第二解密图像；用于利用第一密钥对所述第二解密图像进行第二菲涅尔逆变换，得到第四变换图像；用于对所述第四变换图像进行相位截断，得到所述原始图像。7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述第一公开密钥和所述第二公开密钥为随机相位板。、8.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述第一密钥为所述第一非涅尔变换的距离〇9.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述第二密钥为所述第二菲涅尔变换的距离。。10•根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述第三密钥为随机测量矩阵。

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