一种基于局部平衡三叉树理论的快速图像置乱方法

摘要

一种基于局部平衡三叉树理论的快速图像置乱方法，其置乱方法为：将原始图像的第一个元素作为三叉树的根结点，第一个元素紧邻的三个元素作为根结点的左、中、右子结点；中结点紧邻的三个元素作为该结点的左中右三个子结点，左结点紧邻的一个元素作为该结点的子结点，右结点紧邻的一个元素作为该结点的子结点；以此类推，整个图像矩阵作为局部平衡三叉树；遍历过程：遍历根结点，按照树的层次进行遍历，每一层按照中左右结点顺序遍历。遍历的元素存储在一维数组中，将一维数组转换成原始图像大小，完成正置乱图像。该方法能快速达到理想置乱效果，且置乱稳定，置乱恢复的图像无损失；并且有较强的抵抗剪切、压缩、滤波和噪声攻击的能力。

主权项

一种基于局部平衡三叉树理论的快速图像置乱方法，包括图像正置乱与逆置乱两个过程；所述的图像正置乱的方法：设原始图像IMAGE，大小为M×N像素，将原始图像IMAGE元素集合作为一棵局部平衡三叉树，按照先遍历根结点再按层次遍历中左右子树的遍历方法对该局部平衡三叉树进行遍历，共遍历cycle次，将每次遍历得到的一维数组fig转换成与原始图像IMAGE大小一样的MN像素二维结构，结果存储到Fig中，然后将Fig赋值给原始图像IMAGE，遍历次数达到cycle次时，就得到了置乱后的图像FIG；所述的遍历次数cycle即为置乱密钥；所述的局部平衡三叉树为：根有左、中、右三棵子树，根的左右子树各仅有一棵子树，根的中子树有左中右三棵子树，依次类推，即树的每一层只有最中间的中子树有左中右三个孩子结点，中子树两边的子树都只有一棵子树，且每一层的左中右子树高度差的绝对值不超过1；所述的局部平衡三叉树的遍历方法是：先遍历根结点，然后遍历每一层的所有结点，且每一层先遍历最中间的结点，然后遍历最外边左右结点，接着遍历次外边的左右结点，直到该层的左右结点遍历结束；所述图像逆置乱的方法：根据前述正置乱方法得到的置乱图像FIG，大小为MN像素，将置乱图像FIG转换成一维数组结构，并将该数组保存在out中；定义一个与置乱图像FIG大小相同的二维数组Fig，用于存放逆遍历置乱图像的元素，逆遍历次数cycle与正置乱遍历次数相同；将二维数组Fig看作局部平衡三叉树结构，遍历out中的元素按照正置乱方法的逆过程依次放到Fig中的相应位置；将二维数组Fig转换为一维结构，保存到out中；最后将out中数据转换成大小为MN像素的二维结构Out，Out输出还原图像OUT，完成图像逆置乱。