数字图像加密传输系统技术方案

本发明专利技术请求保护一种数字图像加密传输系统，加密部分包括：图像接收模版、存储队列、图像压缩模块、图像加密模块、监控模块、光束成形微光学元件、衍射光栅模块。所述衍射光栅模块包括可移动梁以及固定梁两部分；解密模块包括：复共轭衍射光栅模版、COMS相机、图像解密模块、图像重构模块。复共轭衍射光栅模块也包括可移动梁以及固定梁两部分，该模块设计为根据衍射光栅模块所加电压，可移动梁产生位移引起相位变换，变换的相位与衍射光栅模块中产生的相位为复共轭关系，实现对置乱图像信号的解密。该系统以光电结合完成对图像的加密，置乱，产生两个密钥，在一定程度上提高了数字图像的安全性，并通过使用压缩感知采样方式缩减了图像处理时间。像处理时间。像处理时间。

【技术实现步骤摘要】
数字图像加密传输系统


[0001]本申请涉及图像处理领域，具体涉及彩色数字图像加密


技术介绍

[0002]随着信息技术的不断发展，各种各样的信息如图片、视频等可以通过网络进行方便快捷地传输，数字图像在军事、医疗、商业等各个领域都有应用，人们的日常生活和工作学习也越来越离不开网络和信息系统。因此图像信息安全尤为重要。
[0003]现在人们越来越多得通过使用社交软件来进行图像的传递或将一些重要照片上传到云端。在快节奏时代的当下，人们希望传输过程需要等待的时间越短越好。随着图像传输量的不断增加，人们往往会担心自己所发送的信息是否会被不良分子利用。对加密系统的要求也变得越来越高。光具有波长短，信息容量大，处理速度相较于传统数字加密更快、可进行如干涉、衍射等变换的特点，使得光学加密在图像加密领域成为图像加密领域中的一个很重要的课题。
[0004]传统的图像加密方式有：基于图像置乱的加密技术、基于DNA计算的图像加密技术等图像加密技术，传统的加密技术逐渐无法满足现代社会对于安全性以及处理速度的要求。此外计算机计算能力的提升,基于传统加密算法的信息安全技术安全性受到挑战。
[0005]现有新型图像加密方式多样，包括混沌系统、彩码加密系统、双随机相位加密系统等。混沌系统的安全性越高，但对于混沌同步的要求就越精准即对系统的性能要求就越苛刻。此外，系统中所造成的噪声积累，都会引起系统同步质量的下降，进一步增大了混沌系统同步的困难。因此混沌系统虽对数字图像加密所得到加密图像效果较好，但高维混沌系统计算时间长，对于满足加密系统对传输速度的要求存在一定的难度。彩码加密系统是将彩色图像表示为一串二进制数来进行表示，进过Arnold变换后可对产生的彩码进行乱置加密，对图像进行解码的密钥是置乱的次序。对彩色图像直接通过彩码表示一定程度上增加了存储容量，降低了处理速度。双随机相位编码光学加密系统是最基本的光学加密系统，根据时空二元性原理，由两块随机相位板与两个傅里叶变换透镜构成进行图像加密。由于双随机相位编码属于线性加密体制，无法抵抗已知明文攻击。双随机相位编码的安全性能较为不突出。
[0006]但是，在光学加密过程中加密过程较为复杂，因此有人提出将压缩感知理论引入到光学加密系统中。多媒体数据具有很高的冗余性，图像作为多媒体数据的一种常见的呈现形式，有效的去除图像冗余可以在一定程度上降低光学加密过程的复杂性。压缩感知理论探索在更低的采样率下，如何实现相同的信号重构精度。压缩感知技术自提出以来在各个领域都有广泛应用。压缩感知理论利用远低于奈奎斯特采样定理所需的采样数去恢复原始信号，可以利用极少的采样信号恢复出原始信号。尽管利用压缩感知框架可以对信号同时实现压缩和加密，但是由于测量矩阵的固有特性，只依赖于传统压缩感知技术的图像加密方案不能抵抗选择明文攻击。
[0007]如何提供一种安全性好和处理速度快的加密系统是本领域技术人员目前需要解
决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种数字图像加密传输系统。本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种数字图像加密传输系统，其包括：数字图像加密系统和图像解密系统，所述数字图像加密系统包括图像接收模块、存储队列、图像压缩模块，图像加密模块、监控模块、光束成形微光学元件、衍射光栅模块，其中，所述图像接收模块用于读入待处理图像并为每一帧赋帧头标记，存储队列用于根据待处理图像的图像类型进行分类存储；
[0010]图像压缩模块，用于对所述待压缩的图像执行压缩操作得到压缩后的图像数据，并将所述压缩后的图像数据传输到所述图像加密模块；
[0011]图像加密模块，用于加密压缩后的图像数据，将加密图像信息读入光调制器中，对激光器产生的光进行调制；
[0012]所述衍射光栅模块包括可移动梁以及固定梁两部分，其中移动梁根据所加电压产生相应位移量，相位也随之发生改变。当信号光照射在衍射光栅模块时，对图像进行一次置乱；
[0013]监控模块用于实时查看图像接收模块状态即图像接收模块是否快速准确地判断当前帧图像类型准确输送到相应的存储队列，保证后续执行步骤执行；
[0014]光束成形微光学元件用于将完成调制的光耦合进输入端口；
[0015]所述图像解密系统包括：复共轭衍射光栅模块、COMS相机、图像解密模块、图像重构模块；其中，
[0016]复共轭衍射光栅模块，包括可移动梁以及固定梁两部分，该模块设计为根据衍射光栅模块所加电压，可移动梁产生位移引起相位变换，变换的相位与衍射光栅模块中产生的相位为复共轭关系，实现对置乱的图像信号进行解密；
[0017]CMOS相机，用于将调制后的光信息读入数字图像处理系统中；
[0018]图像解密模块，用于根据密钥完成解密；
[0019]图像重建模块，用于对解密后的图像重建，并对得到图像按照顺序排序输出。
[0020]进一步的，图像接收模块将所述待处理图像读入到系统中，根据图像的类型分为黑白图像、彩色图像以及灰度图像三类；通过图像接收模块判断出待处理图像的类型，分别传输到第一存储队列或第二储存列中进行存储；第一存储队列用于存储黑白图像信息以及灰度图像信息，第二存储队列用于存储彩色图像信息；图像压缩模块A读取第一存储队列里传输的图像，对所述待压缩的图像利用压缩感知理论进行压缩操作得到所述压缩后的图像数据；图像压缩模块B读取第二存储队列里传输的图像，先将彩色图像转换为灰度图像后再进行压缩操作。
[0021]进一步的，所述图像压缩模块根据帧头标记逐帧进行压缩，采用压缩感知理论进行图像采样减少所需处理的数据量；图像压缩模块A设计为直接对图像进行压缩，图像压缩模块B先将彩色图像转换为灰度图像后进行图像压缩操作。
[0022]进一步的，所述衍射光栅模块为相位敏感型光栅，可移动梁发生偏转后，光栅的相位轮廓改变，对入射光进行相位调制。
[0023]进一步的，所述复共轭衍射光栅的相位信息根据衍射光栅模块的相位的改变而改变，与衍射光栅模块的相位互为复共轭关系，实现对进行相位调制加密后的图像完成相位解密的功能。
[0024]进一步的，所述图像加密模块根据帧头标记确定图像顺序，从相应的图像压缩模块中读取待加密图像。
[0025]进一步的，所述图像重建模块对当前帧进行图像重建得到图像，根据帧头信息判断原始图像是否为彩色图像，是则对重建后的灰度图像转换为彩色图像；帧头标记同时也被用来判断每帧图像顺序位置对重建图像进行排序后输出。
[0026]进一步的，所述图像解密模块接收COMS相机传输的数字图像信息，根据图像加密模块中Arnold变换的置乱次序，对图像进行第二次解密；图像重建模块对完成二次解密的图像进行重建，根据每帧图像的帧头标记判断当前图像的原始图像是否为彩色图像；当判断为彩色图像时，则需要将重建后图像恢复为彩色图像，当判断为灰度图像或黑白图像时，无需任何操作；图像重建模块同时根据帧头标记对得到图像按照图像接收模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字图像加密传输系统，其特征在于，包括：数字光电加密系统和图像解密系统，所述数字光电加密系统包括图像接收模块、存储队列、图像压缩模块、图像加密模块、监控模块、光束成形微光学元件、衍射光栅模块，其中，所述图像接收模块用于读入待处理图像并赋上帧头标记，存储队列用于根据待处理图像的图像类型进行分类存储；图像压缩模块，用于对所述待压缩的图像执行压缩操作得到压缩后的图像数据，并将所述压缩后的图像数据传输到所述图像加密模块；图像加密模块，用于加密压缩后的图像数据，将加密图像信息读入光调制器中，对激光器产生的光进行调制；所述衍射光栅模块包括可移动梁以及固定梁两部分，其中移动梁根据所加电压产生相应位移量，相位也随之发生改变。当信号光照射在衍射光栅模块时，对图像进行一次置乱；监控模块用于实时查看图像接收模块状态即图像接收模块是否快速准确地判断当前帧图像类型并准确输送到相应的存储队列，保证后续执行步骤执行；光束成形微光学元件用于将完成调制的光耦合进输入端口；所述图像解密系统包括：复共轭衍射光栅模块、COMS相机、图像解密模块、图像重构模块；其中，复共轭衍射光栅模块，包括可移动梁以及固定梁两部分，该模块设计为根据衍射光栅模块所加电压，可移动梁产生位移引起相位变换，变换的相位与衍射光栅模块中产生的相位为复共轭关系，实现对置乱的图像信号的解密；CMOS相机，用于将调制后的光信息读入数字图像处理系统中；图像解密模块，用于根据密钥完成解密；图像重建模块，用于对解密后的图像重建，并对得到图像按照顺序排序输出。2.根据权利要求1所述的一种数字图像加密传输系统，其特征在于，图像接收模块将所述待处理图像读入到系统中，根据图像的类型分为黑白图像、彩色图像以及灰度图像三类；通过图像接收模块判断出待处理图像的类型，分别传输到第一存储队列或第二储存列中进行存储；第一存储队列用于存储黑白图像信息以及灰度图像信息，第二存储队列用于存储彩色图像信息；图像压缩模块A读取第一存储队列里传输的图像，对所述待压缩的图像利用压缩感知理论进行压缩操作得到所述压缩后的图像数据；图像压缩模块B读取第二存储队列里传输的图像，先将彩色图像转换为灰度图...

【专利技术属性】
技术研发人员：路永乐，李嘉琪，廖辰卓，袁素真，陈思恒，田亚菲，郑茜文，王惠民，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：