一种基于子带加密的图像压缩方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理，具体指一种基于子带加密的图像压缩方法。
【背景技术】
[0002] 图像压缩是指以较少的比特有损或无损地表示原来的像素矩阵的技术，也称图像 编码。以数学的观点来看，这一过程实际上就是将二维像童阵列变换为一个在统计上无关 联的数据集合。
[0003] 图像压缩的基本原理是：图像数据中存在着冗余，图像数据的冗余主要表现为： 图像中相邻像素间的相关性引起的空间冗余；图像序列中不同帧之间存在相关性引起的时 间冗余；不同彩色平面或频谱带的相关性引起的频谱冗余。数据压缩的目的就是通过去除 这些数据冗余来减少表示数据所需的比特数。由于图像数据量的庞大，在在値、传输、处理 时非常困难，因此图像数据的压缩就显得非常重要。
[0004] 现有的图像压缩方法包括有损数据压缩和无损数据压缩。佰无论是有损数据压缩 还是无损数据压缩大都采用标准的图像压缩算法，图像数据在压缩、传输过程中没有采取 任何安全措施，使得图像数据在传输过程中完全透明可见，图像信息容易被攻击者截获。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种方法简单，且安全可靠 的基于子带加密的图像压缩方法，该图像压缩方法有效的解决了压缩图像传输的安全性。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于子带加密的图像压缩方法， 包括如下步骤： 51 :对原始图像进行预处理； 52 :对预处理后的图像进行5级小波变换，方法如下： S2a:令j=l; S2b:预处理后的图像进行第j级小波变换，得到四个子带，四个子带中一个子带为低 频低频主信息子带记为LL，其他三个子带为高频次要信息子带分别记为HL、LH、HH表示第 i个高频次要信息子带，i=l, 2, 3 ; 将第j级小波变换后得到的低频主信息子带记为Lh，第j次小波变换后得到三个高频 次要信息子带分别记为HLpLH#PHHJ; S2c:将第j级小波变换后得到的低频主信息子带Lh继续进行小波变换，得到四个新 的子带，四个新的子带中一个为新的低频主信息子带记为LLj+1，其他三个为新的高频次要 信息子带分别记为HLj+1、LH」+1和HHJ+1; S2d:令j=j+l; S2e:如果j〈5,则执行步骤S2c，否则执行下一步； S2f:输出第5级小波变换后得到的低频主信息子带LLjP每次小波变换得到的所有高 频次要信息子带HL」、LHj和HH」，i=l，2, 3,4, 5 ; 53 :对步骤S2f?输出的低频主信息子带LLjP所有高频次要信息子带进行Tierl编码， 方法如下： S3a:步骤S2f输出的低频主信息子带和所有高频次要信息子带单独进行位平面编码 得到相应的判决D和上下文CTX序列； S3b:然后对步骤S3a得到的所有判决D和上下文CTX进行分别进行MQ编码，得到编码 流，即压缩数据包； 低频主信息子带LL5经过步骤S3a和S3b得到压缩数据包记为低频主信息子带数数 据包，所有高频次要信息子带经过步骤S3a和S3b得到压缩数据包统称为高频次要信息子 带压缩数据包； 54 :对步骤S3b得到的低频主信息子带数数据包进行Tier2编码，方法如下： 对低频主信息子带数数据包进行采用式（1)的加密运算进行加密：
其中，巧：为低频主信息子带数数据包中第k个数据，凡为低频主信息子带数数据包中 第k个数据经过加密处理后密文数据，Jjt为第k个密钥流当前值，Pl和P2为小于256的 素数； 55 :将经过步骤S4加密后的低频主信息子带数数据包和步骤S3b输出的所有高频次要 信息子带压缩数据包进行码流组织得到经过加密的压缩图像。
[0007] 作为优选，所述步骤Sl中的预处理为中心化处理，原始图像中的每个像素点的值 均在0-255之间，通过原始图像中心化处理，将原始图像中每个像素点的值修改为128-127 之间。
[0008] 作为优选，所述步骤S4中公式（1)中参数$t，Pl和P2的确定方法如下： S4a:设置初始密钥，初始密钥长度为128bit，将初始密钥输入GefTe发生器得到一伪 随机数序列； S4b:然后将步骤S4a得到伪随机数序列经过Zfei函数运算得到新的伪随机数序，在该 新的伪随机数序中每取8位即得到一个密钥流当前值各的值； S4c:根据得到的密钥流当前值^的值通过如下计算得到素数Pl和P2 : 1) 将小于256的素数中去掉素数2,然后将剩下的素数由小到大依次排列形成素数表； 2) 根据根据公式（2)计算：
其中，的值表示步骤1)中素数表的位置在素数表中所指位置的素数即为Pl的值； 根据根据公式（3)计算：
其中，JFp2的值表示步骤1)中素数表的位置，在素数表中所指位置的素数即为P2 的值。
[0009] 相对于现有技术，本发明具有如下优点： 本发明提供的图像压缩方法在图像压缩过程中，通过对低频主信息子带进行加密，在 不降低图像压缩效率的同时没有额外增加压缩数据码流大小，并且有效提高图像信息传输 的安全性，同时该加密算法还具有长度可灵活变化、运算速度快、密文传输中错误少，甚至 没有错误等优点。
【附图说明】
[0010] 图1-本发明图像压缩方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0012] 参见图1，一种基于子带加密的图像压缩方法，包括如下步骤： 51 :对原始图像进行预处理，该预处理最好为中心化处理，即将原始图像中的每个像素 点的值均在0-255之间，通过原始图像中心化处理，将原始图像中每个像素点的值修改为 128-127之间。中心化处理后，图像的像素值关于原点对称，便于后面的压缩处理； 52 :对预处理后的图像进行5级小波变换，方法如下： S2a:令j=l; S2b:预处理后的图像进行第j级小波变换，得到四个子带，四个子带中一个子带为低 频低频主信息子带记为LL，其他三个子带为高频次要信息子带分别记为HL、LH、HH表示第 i个高频次要信息子带，i=l, 2, 3 ; 将第j级小波变换后得到的低频主信息子带记为Lh，第j次小波变换后得到三个高频 次要信息子带分别记为HLpLH#PHHJ; S2c:将第j级小波变换后得到的低频主信息子带Lh继续进行小波变换，得到四个新 的子带，四个新的子带中一个为新的低频主信息子带记为LLj+1，其他三个为新的高频次要 信息子带分别记为HLj+1、LH」+1和HHJ+1; S2d:令j=j+l; S2e:如果j〈5,则执行步骤S2c，否则执行下一步； S2f:输出第5级小波变换后得到的低频主信息子带LLjP每次小波变换得到的所有高 频次要信息子带HL」、LHj和HH」，i=l，2, 3,4, 5 ; 53 :对步骤S2f?输出的低频主信息子带LLjP所有高频次要信息子带进行Tierl编码， 方法如下： S3a:步骤S2f输出的低频主信息子带和所有高频次要信息子带单独进行位平面编码 得到相应的判决D和上下文CTX序列； 即：对LL5低频主信息子带进行位平面编码得到相应的判决D和上下文CTX序列； 对高频次要信息子带HL1进行位平面编码得到相应的判决D和上下文CTX序列；对高 频次要信息子带LH1进行位平面编码得到相应的判决D和上下文CTX序列；对高频次要信 息子带HH1进行位平面编码得到相应的判决D和上下文CTX序列；依次对所有所有高频次 要信息子带分别进行位平面编码得到相应的判决D和上下文CTX序列； S3b:然后对步骤S3a得到的所有判决D和上下文CTX进行MQ编码，得到编码流，即压 缩数据包； 低频主信息子带LL5经过步骤S3a和S3b得到压缩数据包记为低频主信息子带数数 据包，每个高频次要信息子带经过步骤S3a和S3b后的即会得到一个压缩数据包，为了方 便后面叙述，将所有高频次要信息子带经过步骤S3a和S3b得到压缩数据包统称为高频次 要信息子带压缩数据包； 在进行下面的步骤还可以增加一个码率控制步骤， 即：先设定一个码率(具体可以根据经验设定)，将低频主信息子带数数据包进行码率 控制，形成新低频主信息子带数数据包，将高频次要信息子带压缩数据包进行码率控制形 成新高频次要信息子带压缩数据包。
[0013] 那么下面步骤S4加密时对应的则是新低频主信息子带数数据包，步骤S5进行码 流组织时的数据包则是经过步骤S4加密后的主信息子带数数据包和经过码率控制后形成 的新高频次要信息子带压缩数据包。
[0014] S4 :采用无密文反馈应用模式，设计加解密操作为以字节（ShY)为单