1 简介
1 前言在国际上不断发展的新一代信息安全理论与技术的研究中，基于光学理论与方法的数据加密、隐藏和提取技术成为了一个重要的组成部分。近年来，国内外很多学者都开始从事这方面的研究，并提出了很多新方法，新技术.在这些研究中，大多是采用单色光照明，因此所恢复的图像将会失去彩色信息.色彩是自然界的基本属性之一，图像的色彩信息在许多场合都是非常有用的，彩色图像信息的加密处理正受到越来越多的重视.在这类研究中，彩色图像通常被分成3个或多个通道，再采用和灰度图像相同的处理方法，解密时将各个通道组合起来，以恢复原来的彩色图像，这类方法常被称为多通道彩色图像处理.由于使用了多个通道，则相应的光学实现系统也就需要多个光源和多套光学元件，在增加了实验难度的同时，也增加了系统的成本，使此类方法的实用性受到限制.本文提出一种基于双相位编码的单通道彩色图像加密方法.在该方法中， 图像首先被从RGB空间转换到HSI(色调、饱和度、强度) 空间， 再将其合并到一个通道中，采用双相位编码技术加密.其中，(强度)分量可作为双相位编码时的原始待加密图像，而编码时所用的密钥，可由H(色调)分量和S(饱和度) 分量获得.因为在HSI空间中， 色调与一个角度相对应，可以将其作为一个相位角来处理，该相位即可作为双相位编码中的相位密钥之一；而采用双随机相位加密技术对S分量加密后得到的相息图，可作为双相位编码的另一个密钥.由于仅使用一个通道对彩色图像加密，其相应的光学实现系统仅需一个光源和一套光学元件，不仅使实验难度降低，也减少了系统的成本.又因为采用双随机相位加密技术得到的S分量的相息图，在加密的过程中引进了随机相位因子，在不知密钥的情况下解密出S分量几乎不可能，从而保证了本方法的安全性.模拟实验结果证明了本文所提出方法的有效性。
2.色彩空间的转换本文中，图像的彩色信息被转换成振幅和位相信息，以实现单通道加密.而彩色图像通常用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示.为此，首先需将彩色图像用HSI表示.在RGB和HSI之间的变换公式有多种形式， 所有变换方法的基本思想都是一致的.一般而言，对
2.1 RGB 到HSI 的彩色模型转换2.2 HSI 到RGB 的彩色模型转换3.彩色图像的单通道加密 3.1.密钥 ——— S 分量的加密3.2 基于双相位的单通道彩色图像加密
2 部分代码
clc;close all;I=imread('1.jpg');% 载入图像
A=im2double(I);% 将图像转为double格式
AA=rgb2hsv(A);
S=AA(:,:,2);
F=AA;
figure,imshow(A);title('彩色原始图片');% 显示图像
figure,imshow(S);title('原始');% 显示图像
[m,n,color]=size(A);
n1=exp(2j*pi*unifrnd(0,1,m,n));
n2=exp(2j*pi*unifrnd(0,1,m,n));
S=fftshift(S);
G=ifft2(fft2(S.*n1).*n2);
figure,imshow(G);title('编码');% 显示图像
n1=conj(n1);
n2=conj(n2);
D=fft2(G).*n2;
E=ifft2(fft2(G).*n2).*n1;
E=ifftshift(E);
F(:,:,2)=E;
F=hsv2rgb(F);
figure,imshow(E);title('复原');% 显示图像
figure,imshow(F);title('彩色复原');% 显示图像
3 仿真结果
4 参考文献
[1]杨晓苹, 高丽娟, 王晓雷,等. 基于双相位编码的单通道彩色图像加密[J]. 物理学报, 2009(3):6.
博主简介：擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真，相关matlab代码问题可私信交流。
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