一种嵌入光谱信息的图像文件加密和解密方法与流程

【技术领域】

本发明属于图像处理领域，涉及一种嵌入光谱信息的图像文件加密和解密方法。

背景技术：

随着网络技术的迅速发展，在很多信息获取的同时，也存在信息安全技术隐患。图像本身有着重要的空间信息和物体识别信息，而与图像匹配光谱数据嵌入在图像中能够反应某些物体的对光的特性的表现，增强重要物体信息的识别。而这些重要信息一旦流入到非相关人员手中，就会迅速的被公布公开，所以管理人员需要保护自身的利益，这就要求必须在这种嵌入光谱信息的图像上应用加密技术。现有的图像传感器输出的原始文件是以图像信息为主，并且以数据形式输入到计算机，本技术主要目标是想将光谱信息嵌入到图像文件中，获得一种新型的信息量更大的图像信息，常规的监控装置获取并显示相应图像，对物体的认知能力有限。最近有人提出一种利用光谱信息增强物体图像信息的采集装置，可以获取物体的图像信息和光谱信息，从而提升了对物体的认知能力，然而现有分析处理软件难以有效提取这两类信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种嵌入光谱信息的图像文件加密和解密方法，该方法是针对采集到的图像或者视频流中嵌入了和图像视频流匹配的光谱信息，使得光谱信息融合在图像数据中从而生成的新文件，其中含有图像和光谱混合信息。利用数据混合的加密方法，在读取新文件时，只看到原来的图像或者视频，而嵌入的光谱信息不会显示；当需要读取光谱时，利用本发明技术中的解密方法将图像和光谱信息的混合数据分别绘制出图像和光谱曲线。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种嵌入光谱信息的图像文件加密和解密方法，包括以下步骤：

1)加密方法：

1-1)输入并读取大小为h×w像素的彩色数字图像，将彩色图像转换成rgb三基色的灰度数值，分别记为rgb三个单独的灰度矩阵，同时读取彩色数字图像的单点光谱信息数据s.data，得到h×w的图像数值矩阵a和2048×2的光谱数值矩阵b，其中h∈[1,65535]，w∈[1,65535]；

1-2)将a中的rgb三元色数值矩阵拆分成单一的灰度矩阵：

imread(a),r＝a(:,:,1)；g＝a(:,:,2)；b＝a(:,:,3)

每个灰度矩阵仍然是h×w的单色图像数值矩阵；求出每一个灰度矩阵数值的平均，将光谱数据矩阵b的第一列等分成三个区间，将每个区间的矩阵数值变换到灰度图像对应的rgb矩阵中，与灰度值进行对应并且不大于灰度值；再将光谱矩阵的第二列依上述进行操作；

得到加密后的图像；

2)解密方法：

2-1)输入并读取大小为h×(w+2)像素的数字图像，得到数字矩阵d，其中h≤2000；

2-2)将数字矩阵d拆分成h×w的数字矩阵e和2×2000的数字矩阵f；

2-3)将h×w的数字矩阵e通过图像绘制函数生成h×w像素的彩色数字图像；

2-4)将2×2000的数字矩阵f通过曲线绘制函数生成光谱信息数据s.date。

本发明进一步的改进在于：

所述步骤1-2)中，图像信息矩阵a和光谱信息矩阵b通过以下方法叠加：

将图像信息矩阵a的行元素值输入至列向量pi，将光谱信息矩阵b的行元素值输入至列向量pj，将列向量pi和列向量pj赋值给i×j的数字矩阵c，其中i＝1,2,3,…,h，j＝1,2,3,…,h，且i和j为整数。

所述步骤2-2)中，将数字矩阵d拆分成h×w的数字矩阵e和2×2000的数字矩阵f的具体方法如下：

将数字矩阵d的h行和w列的每个元素值赋值到列向量qi，将列向量qi的每个值赋值到h×w的数字矩阵e中；将数字矩阵d的第w+1列和第w+2列的每个元素值赋值到列向量qj，将列向量qj的每个值赋值到2×2000的数字矩阵f中；其中i＝1,2,3,…,h，j＝1,2,3,…,h，且i和j为整数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明保密性好，主要体现在光谱数据信息以矩阵的形式融合到图像解调出的数值矩阵中，利用数值变换将图像rgb的进行灰度分层，分别记为r、g和b三个灰度矩阵，将光谱数值矩阵的每个元素经过数值变换顺序存放到分层的rgb灰度矩阵中，这样图片中加入的光谱信息只能通过本专利解密的方法把数值解调出来，而当非相关人士获取图片时，只能从图中看到拍摄的信息，看不到隐藏的光谱信息。另外，本发明获取的图像信息和光谱曲线不用分开保存和压缩，而是分层合并到新类型文件中，节省了空间，使得后台处理时间短。

【附图说明】

图1为本发明加密方法的流程图；

图2为本发明解密方法的流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和图2，本发明嵌入光谱信息的图像文件加密和解密方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)加密方法：

1-1)输入并读取大小为h×w像素的彩色数字图像，将彩色图像转换成rgb三基色的灰度数值，分别记为rgb三个单独的灰度矩阵，同时读取彩色数字图像的单点光谱信息数据s.data，得到h×w的图像数值矩阵a和2048×2的光谱数值矩阵b，其中h∈[1,65535]w∈[1,65535]；

1-2)将a中的rgb三元色数值矩阵拆分成单一的灰度矩阵：

imread(a),r＝a(:,:,1)；g＝a(:,:,2)；b＝a(:,:,3)；

每隔一灰度矩阵仍然是h×w的单色图像数值矩阵。求出每一个灰度矩阵数值的平均，将光谱数据矩阵b的第一列等分成三个区间，将每个区间的矩阵数值变换到灰度图像对应的rgb矩阵中，与灰度值进行对应并且不大于灰度值。再将光谱矩阵的第二列依上述进行操作。

得到加密后的图像。

2)解密方法：

2-1)输入并读取大小为h×(w+2)像素的数字图像，得到数字矩阵d，其中h≤2000；

2-2)将数字矩阵d拆分成h×w的数字矩阵e和2×2000的数字矩阵f，具体方法如下：

将数字矩阵d的h行和w列的每个元素值赋值到列向量qi，将列向量qi的每个值赋值到h×w的数字矩阵e中；将数字矩阵d的第w+1列和第w+2列的每个元素值赋值到列向量qj，将列向量qj的每个值赋值到2×2000的数字矩阵f中；其中i＝1,2,3,…,h，j＝1,2,3,…,h，且i和j为整数。

2-3)将h×w的数字矩阵e通过图像绘制函数生成h×w像素的彩色数字图像；

2-4)将2×2000的数字矩阵f通过曲线绘制函数生成光谱信息数据s.date。

图1，同时获得图像信息和匹配的光谱信息，提取图像格式的文件并将其解码成数据形式，光谱信息本身可以保存为数据形式，将以上两种信息以数据形式存储到计算机上，利用数据矩阵重排成新的文件类型，并为该混合数据的新文件文件命名。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。