admin 时军事图像文件加密是确保军事图像安全常用的方法，但加密算法中的长密钥存在记忆困难、不易保管等问题。针对以上问题，我们提出一种基于虹膜特征密钥与AES结合的军事图像加密算法。该加密算法在虹膜图像预处理基础上，应用2D Haar小波对虹膜有效区域进行三层分解，提取第三层细节系数并编码生成375位的虹膜特征码；从虹膜特征码中随机选取128位密钥，采用AES加密算法对军事信息进行加密。
一、虹膜特征密钥生成
1、虹膜图像预处理
虹膜预处理包括图像采集、虹膜定位、归一化步骤，其目的是提取有效虹膜区域供特征提取之用。采集的原始虹膜图像除虹膜外，还包括瞳孔、眼睑和睫毛，所以需要虹膜定位提取虹膜环状纹理，并且去除睫毛、眼睑和光斑等干扰。为克服瞳孑L缩放、虹膜旋转等因素引起的差异，便于比对，将虹膜图像归一化为固定大小的矩形图像。图1示意了虹膜预处理过程。虹膜定位采用的基于行列扫描的快速定位算法，睫毛、眼睑和光斑干扰检测采用的加密算法，归一化采用了“橡皮板”模型。
2、虹膜特征提取及密钥生成
对图2(a)虹膜归一化图像分析，R1区域受上眼睑和睫毛干扰较严重，R2区域受下眼睑干扰，且虹膜纹理主要集中在靠近瞳孔的区域，所以选择归一化图像的右上部R3区域为特征提取区域，归一化图像分辨率取100×400。R3区域大小一般不小于归一化图像大小的1/6，这里取40×2000现有大多文献采用Gabor/Jx波提取虹膜特征，为了提高编码效率，本文采用2D Haar小波提取特征，同时Haar小波具有正交性、紧致性及广义线性相位clqfit点。对R3区域利用图2(b)所示2D Haar小波进行三级分解，得到低频系数LL3，水平高频系数LH={LH1，LH2，LH3}、垂直高频系数HL={HL1，HL2，HL3}和对角高频系数HH={HH1，HH2，HH3}，如图2(c)所示。
虹膜纹理信息主要集中在高频段系数上，如果把第一或第二层的高频系数作为特征，将导致特征空间过大，会影响编码效率和识别速度，经过大容量样本实验，发现提取第三层的高频系数LH3，HL3和HH3作为特征较合适，每个高频系数大小为(40×200)/(23×23)=125，三个方向的高频分量大小共为125×3=3750对这375个小波系数分析，有正有负，而小波系数表示小波与分解信号的相似程度，正小波系数与负小波系数描述的相似程度截然不同II啦，故利用该性质对375个特征系数进行二进制编码。设C={LH3，HL3，HH3）为虹膜特征空间，特征空间元素C(i)的编码规则为：
通过以上编码方式，共形成375bits的虹膜特征码，如图3所示，与Daugman的2048bits虹膜特征码相比，特征空间比较紧凑，节省了存储空间。
对375bit虹膜特征码进行编码生成128bit，充当AES加密算法的密钥。
三、AES对图像及文本文件的加密和解密
1．AES加密和解密过程
AES加密算法是一种明文分组长度和密钥长度均可变的分组加密算法，同时也是对称加密算法，其加密和解密使用的密钥相同。其分组长度和密钥长度都分别可为128位、192位或256位。令Nb等于明文分组长度的字数（1字-4字节=32位），Nk为密钥长度的字数，则加密轮数Nr与Nh和Nk的关系如表1所示。
AES加密算法加、解密过程如图4所示。Addroun-dkey为密钥加操作，SubBytes为字节替换操作，ShiftRows为行移位操作，MixColumns为列混淆操作，解密过程中Inv为相应的逆操作。
2、AES对图像文件的加密
彩色图像最常用的是RGB模型，可以看成是由三幅灰度图像叠加形成的，当将其输送到彩色监视器的红、绿、蓝输入端时，便产生了一幅彩色图像，所以对灰度图像文件加密方法也适用于彩色图像。
设一幅灰度数字图像可用矩阵f(i，j)表示，图1象的大小为MxN，其中0≤i≤M -1，0≤j≤N-1。 f(i，j)表示图像在第i行第j列处像素的灰度值，共有2的8次方=256个灰度等级，取值范围是[o-255]。由于AES加密算法中的明文输入是以字节为元素的16字节矩阵，矩阵元素的取值范围也是[o-255]，这与灰度图像像素的灰度值范围一致。因此，本文将AES加密算法中的密钥异或、字节代换、行移位和列混淆应用到数字图像文件加密中，主要包括三部分内容：
（1）利用密钥异或实现图像像察变换；
（2）利用字节代换来完成图像像素的替代，起到混乱的作用；
（3）采用行移位和列混淆来完成图像像素的置换，起到混乱之上的高度扩散。
四、实验结果与分析
利用所提取的128位二进制位充当AES密钥对导弹图像文件加密，明文分组为128位(16字节)，对于图像就是以16像素为加密分组，实验平台为Matlabo实验结果如图5所示。图像大小为450×240。加密时间约为11.6秒，图像共分成(450×240)/16=6750分组，平均每组加密时间为1.72毫秒。
小知识之虹膜
虹膜属于眼球中层，位于血管膜的最前部，在睫状体前方，有自动调节瞳孔的大小，调节进入眼内光线多少的作用。位于血管膜的最前部，虹膜中央有瞳孔。在马、牛瞳孔的边缘上有虹膜粒。
