【图像加密】基于仿射变换和双随机相位的图像加密算法实现附matlab代码
在大数据传输、云端存储、军事通信、医疗影像共享等场景中,图像作为核心信息载体,其隐私保护至关重要。传统明文传输或简单加密方式易遭窃取、篡改,而图像的冗余性、相关性等特性,也对加密算法提出了 “高安全性、抗攻击、易实现” 的核心要求 —— 图像加密的本质,是通过数学变换将原始图像转化为无意义的乱码,仅授权者可通过密钥还原,从而保障信息安全。
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🔥 内容介绍
一、引言:图像加密的 “安全刚需” 与技术破局
1.1 图像加密:数字时代的隐私 “防火墙”
在大数据传输、云端存储、军事通信、医疗影像共享等场景中,图像作为核心信息载体,其隐私保护至关重要。传统明文传输或简单加密方式易遭窃取、篡改,而图像的冗余性、相关性等特性,也对加密算法提出了 “高安全性、抗攻击、易实现” 的核心要求 —— 图像加密的本质,是通过数学变换将原始图像转化为无意义的乱码,仅授权者可通过密钥还原,从而保障信息安全。
1.2 单一加密算法的局限与融合方案的优势
单一加密技术往往存在短板:纯几何变换(如单纯置换)仅打乱像素位置,未改变像素灰度值,易被统计分析破解;纯频域加密(如单一相位编码)对密钥依赖性强,但空域抗干扰能力弱。而仿射变换 + 双随机相位的融合方案,通过 “空域置乱 + 频域加密” 双重保障,既利用仿射变换破坏图像空间相关性,又借助双随机相位在频域隐藏图像信息,实现 “1+1>2” 的加密效果,大幅提升抗攻击能力。
二、核心技术拆解:读懂两大加密算法的 “底层逻辑”
2.1 仿射变换:空域像素的 “位置洗牌术”
2.1.1 基本原理:几何变换的数学本质
仿射变换是一种线性几何变换(含平移、旋转、缩放、剪切)与平移变换的组合,核心是通过矩阵运算改变图像像素的坐标位置,实现像素 “置乱”—— 不改变像素本身的灰度值,仅破坏像素间的空间关联,让攻击者无法从乱序像素中提取有效信息。其数学表达式为:

2.2 双随机相位编码(DRPE):频域信息的 “密码隐藏术”
2.2.1 核心思想:光学加密的数学延伸
双随机相位编码(DRPE)是基于傅里叶光学的经典加密算法,核心是在空域和频域分别引入随机相位掩码(Random Phase Mask, RPM),通过傅里叶变换将图像信息隐藏在复杂的频域分布中 —— 授权者需同时掌握两个相位密钥,才能通过逆变换还原图像,安全性远高于单一域加密。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码
function result=shelter(I, x)
h = length(I(1,:));
w = length(I(:, 1));
temp1 = zeros(fix(w/x), h);
temp2 = ones(w -fix(w/x) , h);
result = [temp1; temp2];
result = result.*I;
🔗 参考文献
[1]宋真真.基于混沌映射和双随机相位的图像加密算法研究[D].哈尔滨工业大学[2026-01-24].
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🌈 机器学习和深度学习时序、回归、分类、聚类和降维
2.1 bp时序、回归预测和分类
2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类
2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类
2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类
2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类
2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类
2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类
2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类
2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类
2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类
2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测
2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类
2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类
2.14 PNN脉冲神经网络分类
2.15 模糊小波神经网络预测和分类
2.16 时序、回归预测和分类
2.17 时序、回归预测预测和分类
2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类
2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类
方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
🌈图像处理方面
图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
🌈 路径规划方面
旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划(EVRP)、 双层车辆路径规划(2E-VRP)、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻
🌈 无人机应用方面
无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划
🌈 通信方面
传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化、水声通信、通信上传下载分配
🌈 信号处理方面
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🌈 元胞自动机方面
交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀
🌈 雷达方面
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