资源受限环境下面向多用户分级安全的图像加密算法

摘要

为有效解决资源受限环境下不同权限等级用户的差异化隐私保护问题，提出了一种结合图像频率分类和分块压缩感知的图像加密算法。首先，将明文图像分块后进行离散余弦变换(DCT),利用Zigzag扫描将各图像块的DCT系数矩阵转换为包含不同频率分量的向量，完成频率分类；其次，提出了考虑图像特征的自适应阈值稀疏化方法，针对不同频率进行阈值稀疏化处理；再次，设计并利用改进的二维混沌系统构造测量矩阵，对各频率分量分别进行压缩测量，将测量结果重组后经过二次加密生成密文图像；最后，不同权限等级的用户利用对应的密钥获得差异化的解密图像，从而实现基于权限等级的图像信息分级保护。研究结果表明：该算法可为高、中、低3个权限等级用户提供具有显著差异的解密图像。在保证安全性的同时，压缩性能提升约7～12 dB,时间开销减少了38%以上，处理效率显著提高。所提算法适用于资源受限环境下的图像快速处理，能够有效实现面向多用户的图像安全分级保护。

关键词

图像加密 / 二维混沌系统 / 分级保护 / 压缩感知 / 自适应阈值稀疏化

基金资助

国家自然科学基(62372062); 长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(300102325501)