基于像素置乱和比特运算的小波变换域隐藏加密图像算法（MATLAB版）

本文提出了一种基于像素置乱和比特运算的小波变换域图像加密隐藏算法。算法流程包括：1)初始化阶段，设置外部密钥并验证载体图像尺寸；2)加密与隐藏阶段，通过置乱和比特运算将256×256明文图像嵌入512×512载体图像；3)解密与提取阶段，从含密载体中恢复原始图像；4)结果评估，计算PSNR值并可视化各阶段图像。实验结果表明，该方法能有效隐藏加密图像，且解密图像质量良好（PSNR值较高）。算法结合了混沌系统和小波变换，增强了安全性。完整实现代码可通过邮箱或私信获取。

Matlab 复制代码

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% 主函数: 基于像素置乱和比特运算的小波变换域隐藏加密图像算法
% Main script for the image encryption and hiding algorithm based on the paper:
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clear;
close all;
clc;

%% 1. 初始化 (Initialization)
disp('--- 1. 初始化参数和图像 ---');

% 载入明文图像和载体图像
plain_img_path = 'lena_color_256_2.png';   % 明文图像 (256x256)
carrier_img_path = 'baboon_color_512_2.png'; % 载体图像 (512x512)

plain_img = imread(plain_img_path);
carrier_img = imread(carrier_img_path);

% 确保图像是uint8类型
plain_img = im2uint8(plain_img);
carrier_img = im2uint8(carrier_img);

% 获取图像尺寸
[M, N, ~] = size(plain_img);
[carrier_M, carrier_N, ~] = size(carrier_img);

% 检查载体图像尺寸是否符合要求 (2M x 2N)
if carrier_M ~= 2*M || carrier_N ~= 2*N
    error('载体图像的尺寸必须是明文图像的两倍！');
end

% 设置外部密钥 (External Keys) - 对应论文4.1节
keys.x0 = 0.6323;
keys.y0 = 0.1271;
keys.a = 31;
keys.u = 51;
disp('外部密钥设置完成。');

%% 2. 加密与隐藏 (Encryption and Hiding)
disp('--- 2. 开始加密和隐藏过程 ---');

% 调用加密函数
[stego_img, internal_keys] = encrypt_and_hide_3(plain_img, carrier_img, keys);

disp('加密和隐藏完成！');

%% 3. 解密与提取 (Decryption and Extraction)
disp('--- 3. 开始解密和提取过程 ---');

% 调用解密函数
decrypted_img = extract_and_decrypt_3(stego_img, internal_keys);

disp('解密和提取完成！');

%% 4. 结果展示与评估 (Result Display and Evaluation)
disp('--- 4. 显示结果并进行评估 ---');

% 计算解密图像与原始明文图像的PSNR值 - 对应论文公式(12)
psnr_val = psnr(decrypted_img, plain_img);
fprintf('解密图像与原始明文图像的 PSNR 值为: %.4f dB\n', psnr_val);

% 显示所有图像
figure('Name', '图像加密隐藏与解密提取全流程', 'NumberTitle', 'off');

% 原始明文图像
subplot(2, 3, 1);
imshow(plain_img);
title('1. 原始明文图像');

% 原始载体图像
subplot(2, 3, 2);
imshow(carrier_img);
title('2. 原始载体图像');

% 加密隐藏后的载体图像
subplot(2, 3, 3);
imshow(stego_img);
title('3. 含密载体图像 (Stego Image)');

% 预加密后的密文图像 (从internal_keys中获取用于显示)
subplot(2, 3, 4);
imshow(internal_keys.cipher_img_for_display);
title('4. 预加密密文图像 (中间过程)');

% 提取并解密后的图像
subplot(2, 3, 5);
imshow(decrypted_img);
title('5. 解密后的图像');

% 对比含密载体和原始载体
psnr_stego_vs_carrier = psnr(stego_img, carrier_img);
subplot(2, 3, 6);
imshow(imabsdiff(stego_img, carrier_img) * 10); % 放大差异以便观察
title(sprintf('6. 载体图像变化 (PSNR: %.2fdB)', psnr_stego_vs_carrier));

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