13. matlab圖像處理基礎——圖像加密、數組方式處理圖像、圖像置亂

1、圖像加密

（1）異或的基本概念

　　函數： c = xor(a, b)

（2）按位異或

　　函數： c = bitxor(a, b)

%% 按位異或
a = 5;
b = 4;
c = bitxor(a,b);

（3）二值圖像異或圖像加密/解密

%% 二值圖像按位異或
I = imread('lena.jpg');
I = im2bw(I); % 彩色圖像轉為二值圖像
subplot(2,2,1),imshow(I),title('原始圖像');
key = creatBI(0.98);
subplot(2,2,2),imshow(key),title('密鑰圖像');
secret_image = bitxor(I,key);
subplot(2,2,3),imshow(secret_image),title('加密圖像');
recv_image = bitxor(secret_image,key);
subplot(2,2,4),imshow(recv_image),title('解密圖像');

（4）灰度圖像異或加密/解密

%% 灰度圖像按位異或
I = imread('lena.jpg');
I = rgb2gray(I); % 彩色圖像轉為灰度圖像
subplot(2,2,1),imshow(I),title('原始圖像');
key = grayImage(0.98);
subplot(2,2,2),imshow(key),title('密鑰圖像');
secret_image = bitxor(I,key);
subplot(2,2,3),imshow(secret_image),title('加密圖像');
recv_image = bitxor(secret_image,key);
subplot(2,2,4),imshow(recv_image),title('解密圖像');

（5）彩色圖像異或加密/解密

%% 彩色圖像按位異或
I = imread('secret.png');
subplot(2,2,1),imshow(I),title('原始圖像');
key = RgbImage(0.98,0.56,0.23);
subplot(2,2,2),imshow(key),title('密鑰圖像');
secret_image = bitxor(I,key);
subplot(2,2,3),imshow(secret_image),title('加密圖像');
recv_image = bitxor(secret_image,key);
subplot(2,2,4),imshow(recv_image),title('解密圖像');

 2、數組方式處理圖像

（1）幾何變換——自定義截取圖像

%% 自定義截取子圖像
I = imread('lena.jpg');
m = 100:300;
n = 100:300;
J = I(m,n);
subplot(1,2,1),imshow(I);
subplot(1,2,2),imshow(J);

（2）幾何變換——移動

　　新圖像(X,Y) = 原圖像(X+M, Y+N)

     

%% 移動
I = imread('lena.jpg');
I = rgb2gray(I);
[m,n] = size(I);
x = 201:m;
y = 101:n;
new = zeros(m,n);
new(x,y) = I(x-200,y-100);
subplot(1,2,1),imshow(I,[]);
subplot(1,2,2),imshow(new,[]);

（3）自定義均值去噪

%% 自定義均值去噪函數調用
I = imread('lena.jpg');
I = rgb2gray(I); % 彩色圖像轉換為灰度圖像
J = imnoise(I,'salt & pepper');
subplot(1,2,1),imshow(J,[]);
[m,n] = size(J);
x = 2:m-1;
y = 2:n-1;
new = zeros(m,n);
o = double(J);
new(x,y) = (o(x-1,y)+o(x-1,y-1)+o(x-1,y+1)+o(x+1,y)+...
    o(x+1,y+1)+o(x+1,y-1)+o(x,y+1)+o(x,y-1))/8;
subplot(1,2,2),imshow(new,[]);

（4）自定義二值化去噪

　　符合要求的下標 = find(條件)

%% 自定義二值化去噪
I = imread('lena.jpg');
I = rgb2gray(I); % 彩色圖像轉換為灰度圖像
subplot(1,2,1),imshow(I,[]);
[m,n] = size(I);
new = zeros(m,n);
index = find(I>128);
new(index) = 255;
subplot(1,2,2),imshow(new,[]);

（5）自定義獲取邊緣

%% 自定義獲取邊緣
I = imread('cameraman.tif');
subplot(1,2,1),imshow(I,[]);
[m,n] = size(I);
x = 2:m-1;
y = 2:n-1;
key = 20; % 閾值
index = find(abs(I(x,y)-I(x-1,y))>key...
          | abs(I(x,y)-I(x,y-1))>key...
          | abs(I(x,y)-I(x+1,y))>key...
          |abs(I(x,y)-I(x,y+1))>key);
edge = ones(m-2,n-2);
edge(index) = 0;
subplot(1,2,2),imshow(edge,[]);

3、圖像置亂

（1）置亂序列的生成

　　① 生成數據序列：混沌系統

　　② 生成置亂序列：

　　

%% 置亂序列的生成
clc;
clear all;
x = linspace(0,0,20);
x(1) = 0.98;
for i = 2:20
    x(i) = 1-2*x(i-1)*x(i-1);
end
[a,b] = sort(x); % 生成置亂序列

（2）置亂序列的編碼實現

%% 置亂序列的編碼實現
clc;
clear all;
a = linspace(55,64,10);
c = linspace(0,0,10);
c(1) = 0.56;
for i = 2:10
    c(i) = 1-2*c(i-1)*c(i-1);
end
[cI,b] = sort(c);
i = 1:10;
ax(i) = a(b(i)); % b(i)是亂序序列，置亂
ay(b(i)) = ax(i); % 還原

（3）圖像置亂

%% 圖像置亂
a = imread('lena.jpg');
% a = im2bw(a); % 轉成二值圖像
[m,n] = size(a);
x = linspace(0,0,m*n);
x(1) = 0.23;
for i=2:m*n
    x(i) = 1-2*x(i-1)*x(i-1);
end
[xs,xIndex] = sort(x);
i = 1:m*n;
aSecret = a; % 設置初始大小
aDe = a; % 設置初始大小
aSecret(i) = a(xIndex(i));
aDe(xIndex(i)) = aSecret(i);
subplot(1,3,1),imshow(a);title('原始圖像');
subplot(1,3,2),imshow(aSecret);title('置亂圖像');
subplot(1,3,3),imshow(aDe);title('逆置亂圖像');