admin 因图像的色彩信息在许多场合都是非常有用的，彩色图像信息的加密处理正受到越来越多的重视，为此我们提出了一种基于双相位编码的单通道彩色图像文件加密方法。
一、色彩空间的转换
本文中，图像的彩色信息被转换成振幅和位相信息，以实现单通道加密，而彩色图像通常用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示，为此，首先需将彩色图像用HSI表示。
在RGB和HSI之间的变换公式有多种形式，所有变换方法的基本思想都是一致的，一般而言，对一种从RGB空间转换到HSI空间的方法，只要它能保证转换后的色调H是一个角度，饱和度S和强度I相互独立，并且此转换是可逆的即可。本文选择的转换公式如下。
1、RGB到HSI的彩色模型转换
给定一幅RGB彩色格式的图像，每一个[O，1]范围内的RGB像素值和H分量可用下面的公式。
2、HSI到RGB的彩色模型转换
设H，S，I归一化在[O，1]范围内，与之对应的R，G，B的值也在O，1]之间，则由脚转换为RGB的公式与颜色点落在色环的哪个扇区有关，将H乘以360°，则色调值返回到O，360°]的范围。
二、彩色图像的单通道加密
1、密钥-S分量的加密
设转换后得到的彩色图像的S分量的复振幅用s（x，y）表示，以它作为一个图像，采用基于相息图迭代的双随机相位法，将其加密为一个仅位相分布的相息图，此相息图即可作为原彩色图像相位编码时的密钥．将s（x，y）加密为g（x，y）的过程可表示为：
其中，FT为傅里叶变换，FT-1为傅里叶逆变换，（x，y）表示二维空间坐标，(x，y)为二维频域坐标p（x，y）和b(x，y)分别代表两个在[O，1]之间均分布的二维随机阵列。g（x，y）即为S分量的相总图，g(x，y)的相位分布及b(u，y)的相位分布可运过迭代算法求出。b(u，y)一经确定，即可斥B(u，v)=expi2πb(u，v)]作为从相息图g（x，y）本身来恢复s(x，y)的密钥，由于p（x，y）是随机噪声，因而b(u，v)也是随机的，只不过这一随机相位的分布会与p（x，y）和原图像s(x，y)紧密相关。所以，用B(u，v)作为密钥，有很高的安全性，对g（x，y）解密，则可得到解密后的S分量(x，y），该运算即为加密过程的逆运算。
2、基于双相位的单通道彩色图像加密
设彩色图像在册J空间中的I分量用I(x，y)表示，其复振幅可用I(x，y)表示，归一化的日分量用H(x，y)表示，采用双相位编码技术对其加密的算法框图如图1所示，其中，g(u，y)即为s分量的相息图，该算法可用下式表示：
以上算法可由图2所示的光学系统实现，从图中可见，将待加密的彩色图像的I分量的振幅和一个相位板紧靠在一起，该相位板的相位分布即expi2πH(x，y)（可采用SLM来得到），将它们置于光学系统的输入平面，用平行相干光照明，则在傅里叶谱平面，得到I(x，y)expi2πH(x，y)]的傅氏谱；将其和对s分量加密得到的相位因子expig(u，v)]相乘，再经逆傅氏变换，即可在输出平面上得到加密后的图像f(x，y)。
由f（x，y）得到I(x，y)的解密图像I(x，y)的运算是加密系统的逆运算，可表示为：
利用(5)—(7)式，将I(x，y)，H(x，y)和由g(x，y)解密得到的s分量双(x，y)转换成RGB分量，并将其合成，即可得到原彩色图像。
三、模拟实验结果
我们对以上算法进行了计算机模拟实验，图3为待加密图像的色彩空间转换实验，其中图3(a)是一幅待加密的128 X128像素的RGB空间彩色图像，(b)，(c)，(d)分别为由转换公式(1)—(4)得到的该图像的HSI空间图像。
对S分量加密的结果，其加密后得到的相息图，解密后的S分量图像。
图5为采用双相位加密技术对彩色图像加密得到的结果，其中，(b)，(d)的分量和H分量得到的图像I(x，y)expi2πH(x，y)]（显示时取实部），对I(x，y)expi2πH(x，y)]加密得到的图像f（x，y），使用的密钥即为所示的相息图，为对f（x，y）加密后得到的图像I(x，y)，为解密后得到RGB图像，由图可见，解密后合成的RCB图像，与开始待加密的RGB图像在视觉上几乎没有什么区别。
