[發(fā)明專利]基于混沌映射與數(shù)列變換的圖像加密算法

無效

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• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102915519A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張健;任洪娥;陳宇
• 申請（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;H04N21/2347
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像加密算法，尤其涉及一種基于混沌映射與數(shù)列變換的圖像加密算法。?

背景技術(shù)：

隨著科技日新月異的發(fā)展，信息技術(shù)在人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體技術(shù)的完美結(jié)合使得網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍得到了進一步的拓寬，大量的多媒體信息通過互聯(lián)網(wǎng)這一媒介進行交換使用。因此，網(wǎng)絡(luò)信息交流在今天顯得尤為重要，數(shù)字圖像作為多媒體信息的重要載體，對于圖像的安全傳輸成為現(xiàn)階段信息安全問題的一個重要方向。將數(shù)字圖像信息加密處理，使之成為不可分辨的秘密圖像這一過程近年來在該領(lǐng)域得到了廣泛的研究，加密的方法主要是對圖像像素點的位置進行變換或每一個像素點的像素值進行變換。由于混沌系統(tǒng)具有隨機性，和對于初值的敏感性，使其在圖像加密中被廣泛運用。近年來許多專家學(xué)者也得出其研究成果，2009年，羅軍在文獻1“基于混沌系統(tǒng)的數(shù)字圖像加密算法”（計算機工程與設(shè)計，2009,08）中提出的方法是對Lorenz系統(tǒng)產(chǎn)生的實值序列進行預(yù)處理得到偽隨機的整數(shù)序列，然后利用預(yù)處理后的整數(shù)序列作為密鑰流，對數(shù)字圖像進行多輪的幻方變換和非線性變換來實現(xiàn)數(shù)字圖像的加密。這種加密算法可以實現(xiàn)圖像加密，但是在噪聲或者剪切等安全攻擊中沒有體現(xiàn)出該方法的優(yōu)勢，使得加密后的圖像抗攻擊方面沒有保障。2010年，周蕊在文獻2“一種基于混沌序列的數(shù)字圖像加密算法”（微電子學(xué)與計算機，2012,12（27））中鑒于傳統(tǒng)圖像加密技術(shù)和低維混沌加密技術(shù)的局限性，構(gòu)造了二維Logistic系統(tǒng)，分析其混沌特性，并將其與數(shù)字圖像置亂技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一種基于二維Logistic混沌系統(tǒng)的數(shù)字圖像加密算法。該文中重點利用了混沌系統(tǒng)的偽隨機特性，密鑰空間擴大，但是在抗統(tǒng)計分析方面很薄弱。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于混沌映射與數(shù)列變換的圖像加密算法，該算法是對Logistic混沌系統(tǒng)的重新利用。在保證圖像加密效果的同時，能夠抵御來自統(tǒng)計分析，剪切、噪聲和濾波等安全攻擊。且密鑰空間大安全度?

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

抗差分檢測的高位空域隱藏方法，包括以下步驟：?

(1)將大小為M*N的灰度圖像的每個像素點的值轉(zhuǎn)換成二進制，然后將通過Logistic混沌序列生成的大小為M*N的矩陣的值轉(zhuǎn)換成二進制，將兩個對應(yīng)位置的二進制數(shù)進行按位異或處理。?

(2)對于異或后圖像進行位置置亂變換，將Logistic混沌序列通過變換生成大小為M*M的行矩陣C_r和大小為N*N的列矩陣C_c，用所得行矩陣乘以異或后的灰度圖像像素值矩陣再乘以列矩陣，圖像加密結(jié)束。?

本發(fā)明所述的Logistic混沌序列為X_n+1=μ₀*X_n*(1-X_n)，其中，0＜μ₀≤4，0＜X₀＜1，n為自然數(shù)，X_n在區(qū)間[0,1]上遍歷，由于圖像具體像素點的灰度值變換在0到255之間，而此混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)列值大都是在0到1之間，所以需要將所得的每一個數(shù)列值擴大1000倍然后對256取模。?

本發(fā)明所述的行矩陣和列矩陣形成方法如下：當(dāng)n=X_m時，行矩陣C_r(m，n)的值為1，否則為0，當(dāng)m=X_n時，列矩陣C_c(m,n)的值為1，否則為0，其中m，n為所形成行列變換的位置下標(biāo)。?

附圖說明

圖1是基于混沌映射與數(shù)列變換的圖像加密算法流程圖；?

圖2是對算法加密解密效果圖；?

圖3是對加密后的圖像進行灰度統(tǒng)計分析直方圖；?

圖4是對加密后圖像剪切攻擊效果圖；?

圖5是對加密后圖像噪聲攻擊效果圖；?

圖6是對加密后圖像濾波攻擊效果圖；?

圖7是對加密后圖像混合攻擊效果圖?

具體實施方式

圖1是基于混沌映射與數(shù)列變換的圖像加密算法流程圖；本發(fā)明的基于混沌映射與數(shù)列變換的圖像加密算法包括以下步驟：?