一种多通道量子图像的加密方法
【专利摘要】本发明涉及一种多通道量子图像的加密方法，其特征在于：首先给定三个角度向量bk=g{r,g,b}，通过Hadamard门和受控非门变换使得量子计算机从初始状态|0>@2w+S转换到MCQI表达式|/MC(W〕)：=I其利用提出的颜色变换算法对图像的颜色信息进行变换，从而得到加密后的图像。由于对量子叠加态的测量具有坍缩性，且结果是以一定概率存在的，所以每次的测量结果以及进行的颜色变换都是更新变化的，这极大地提高了图像加密的安全性能。
【专利说明】一种多通道量子图像的加密方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多通道量子图像的加密方法，属于计算机图像处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 图像加密是保护信息安全，确保图像在网络通信中安全传递的有效办法，是计算 机图像处理领域的重要研究方向。近年来，随着量子计算和量子信息的发展，量子图像的加 密方法也受到了广泛的关注。关于量子图像的表达式，有很多种提案，其中比较流行的是量 子图像的柔性表达式（FRQI)。由于FRQI量子图像是一种基于图像灰度值的表达式，所以在 对其加密过程中，从前的加密方法一般只局限于图像的位置信息，忽略了图像的颜色信息。 并且这类算法通常缺乏灵活性，算法一旦被破解，就会使全部的加密图像都受到攻击。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种多通道量子图像的加密方法，针对多通道 量子图片表达式（MCQI)，首先，多通道量子图像（MCQI)是FRQI表达式在颜色信 息上的延伸，它捕获了图像中每一个像素点的颜色及其位置信息，并将它们集成 到一个量子状态中，通过3个量子位来表达像素的R、G和B三种颜色信息；2/7 ( )个量子位来表达一幅2B X，图像的位置信息（前/7个量子位用于表示图像沿,轴 的信息，后/?个量子位用于表示图像沿z轴的信息)。其利用提出的颜色变换算法对图像的 颜色信息进行变换，从而得到加密后的图像。由于对量子叠加态的测量具有坍缩性，且结果 是以一定概率存在的，所以每次的测量结果以及进行的颜色变换都是更新变化的，这极大 地提高了图像加密的安全性能。
[0004]为了更好地保护图像的安全，提高量子图像的加密质量，本发明的技术方案 是这样实现的：一种多通道量子图像的加密方法，其特征在于：首先给定三个角度向量 取￠,?，其中，2/?是用于表示图像位置信息的量子位的数 ............... }'：： V 目；通过Hadamard门和受控非门变换使得量子计算机从初始状态丨转换到MCQI表 达式丨:
【权利要求】
1. 一种多通道量子图像的加密方法，其特征在于：首先给定三个角度向量 目；通过Hadamard门和受控非门变换使得量子计算机从初始状态f〇) y^+a转换到MCQI表 达式:
其中，kki?丨代表图像中第i个像素点的RGB通道颜色信息，定义为：
其中，丨000>，丨001)，是8维的量子基本态，碑A 6} 6 代表第/个 像素的R、G和B颜色值，^的默认值为0,不携带任何信息；准备两幅相同的4 X 4多通道 量子图像和对图像进行测量从而得到颜色信息键值及对应变换规则，利用 此规则对图像I)进行颜色变换来实现量子图像的加密。
2. -种多通道量子图像的加密方法，具体按以下步骤完成： 步骤1、分别对多通道量子图像在R、G和B通道上的分量进行测量，用于测量的量 子回路；由于量子叠加态的坍缩特性，对R、G或B通道上每个像素的测量结果只能得到黑色 和白色，且各以一定的概率存在，因此对图像丨C e)的每个像素点进行测量后结果有8种可 能情况； 步骤2、将每一种可能情况赋予一个数值，分别是〇，1，2，3，4，5，6和7; 至此，图像经测量后，坍缩为一幅新的传统图像? #，其中所有像素的对应数值构 ι?%? 成了一个数字序列，我们称之为颜色信息键值（CIK); 步骤3、建立一个CIK操作规则，将CIK中的每一数值都赋予一个颜色变换操作，0为反 转R通道的灰度值、1为反转G通道的灰度值、2为反转Β通道的灰度值、3为交换R通道和 G通道的灰度值、4为交换R通道和Β通道的灰度值、5为交换G通道和Β通道的灰度值、6 为反转R通道和G通道的灰度值和7为反转 R通道和Β通道的灰度值； 步骤4、利用该CIK操作规则，对原图像的每个像素点进行颜色变换操作，得到加 密图像丨〇。
【文档编号】G06T1/00GK104217391SQ201410423376
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】闫飞, 杨华民, 韩成, 师为礼, 蒋振刚 申请人:长春理工大学