[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于三維Logistic映射的圖像雙重置亂方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310627540.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103606126A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范鐵生;張忠清;呂紅;李響
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T1/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T1/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)杰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維Logistic映射的圖像雙重置亂方法，是一種信息隱藏預(yù)處理方法和圖像加密手段，屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化信息正以各種形式在網(wǎng)絡(luò)上迅速便捷的傳輸，數(shù)字圖像也因此克服了往日因其存儲(chǔ)量大帶來(lái)的困難，并逐漸成為人們信息交流的重要載體。但在現(xiàn)實(shí)生活中大多圖像信息是要求保密的，因此圖像信息的安全與保密性也逐漸受到人們密切的關(guān)注，數(shù)字圖像置亂技術(shù)因此迅速發(fā)展了起來(lái)，并得到了廣泛的應(yīng)用。多年來(lái)，學(xué)者們研究了很多置亂方法，這些置亂方法主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是像素位置置亂，如：Arnold置亂、幻方置亂、騎士巡游置亂以及生命游戲置亂等；另一類(lèi)是像素值置亂，如：Gray碼置亂和混沌置亂等。其中第一類(lèi)置亂方法只改變像素位置，沒(méi)有考慮置亂后的像素位置是否均勻擴(kuò)散到整幅圖像中，這樣不能完全保證置亂方法的安全性；另一類(lèi)置亂方法只改變像素值，方法較為單調(diào)，有些方法的相鄰像素點(diǎn)之間還存在著很大的相關(guān)性。?

已有的兩類(lèi)置亂方法陸續(xù)被研究者提出，而且各有優(yōu)缺點(diǎn)，但將這兩類(lèi)置亂方法結(jié)合使用的方法破少，而且兩者結(jié)合能將兩者的缺點(diǎn)互相覆蓋，是一種安全性較高的方法，因此研究一種安全性高且適用性好的雙重置亂方法頗具有挑戰(zhàn)性。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種三維Logistic映射的圖像雙重?置亂方法，該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安全性好，置亂度較高，通用性較好，并且能抵抗一定的攻擊，可以較好的用于信息隱藏的預(yù)處理和圖像加密，而且可以滿足數(shù)字圖像加密和隱藏的魯棒性要求。?

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于三維Logistic映射的圖像雙重置亂方法，其特征在于：該置亂方法分為圖像的正置亂、圖像的逆置亂兩部分；?

所述的圖像正置亂過(guò)程如下：?

設(shè)待置亂圖像為IMAGE、迭代次數(shù)為cycle、隨機(jī)數(shù)密鑰為key，置亂后的圖像為FIG；利用三維Logistic映射的函數(shù)值序列分別改變待置亂圖像的像素位置和像素值，從而得到置亂后的圖像；步驟如下：?

1）定義迭代次數(shù)cycle=k；?

2）獲取待置亂圖像IMAGE的尺寸為M×N，根據(jù)三維Logistic映射公式分別獲取5×M×N個(gè)三維Logistic映射函數(shù)值，分別取5×M×N的末尾M個(gè)第一維、5×M×N的末尾N個(gè)第二維和5×M×N的末尾M×N個(gè)第三維的Logistic函數(shù)值，并分別對(duì)他們進(jìn)行升序排序，得到位置序列index1、index2和index3；?

3）一次迭代開(kāi)始：用序列index1和index2對(duì)IMAGE進(jìn)行像素位置置亂，得到圖像Image，并將其賦值給IMAGE，一次迭代結(jié)束；?

4）如果cycle不等于k，說(shuō)明迭代次數(shù)未完成，轉(zhuǎn)到步驟3）繼續(xù)迭代，直到迭代次數(shù)為k，此時(shí)得到的圖像結(jié)果為Image；?

5）將Image一維化為image；再用index3取余255的結(jié)果與image進(jìn)行異或運(yùn)算，改變圖像像素值，得到圖像fig，并將其轉(zhuǎn)換為IMAGE圖像尺寸大小的圖像Fig，輸出最終結(jié)果為FIG,FIG即為置亂后圖像；至此，正置亂過(guò)程結(jié)束；?

正置亂在置亂密鑰的前提下得到了置亂后的圖像FIG，從FIG中看不到原始圖像的任何信息，F(xiàn)IG置亂效果好，保證了原始信息的安全性。?

第二部分是圖像的逆置亂，即置亂圖像的恢復(fù)。?

圖像正逆置亂過(guò)程如下：設(shè)待置亂圖像為FIG、迭代次數(shù)為cycle，隨機(jī)數(shù)密鑰為key，置亂后的圖像為OUT；根據(jù)得到的置亂圖像，按照正置亂的逆過(guò)程進(jìn)行置亂圖像的恢復(fù)，具體步驟如下：?

1）定義迭代次數(shù)cycle=k；?

2）同正置亂過(guò)程一樣，獲取相同的index1、index2、index3；?

3）將置亂圖像FIG一維化為fig，再用index3取余255的結(jié)果與fig進(jìn)行異或運(yùn)算，得到圖像fin，并將fin升維成FIG大小的圖像Fig；?

4）一次迭代開(kāi)始：用序列index1和index2對(duì)Fig進(jìn)行像素位置逆置亂，得到圖像Out，并將結(jié)果賦值給Fig,則一次迭代結(jié)束；?

5）如果cycle不等于k，說(shuō)明迭代次數(shù)未完成，轉(zhuǎn)到步驟4）繼續(xù)迭代，直到迭代次數(shù)為k，此時(shí)得到的Out輸出為OUT，OUT即為置亂后圖像；至此，逆置亂過(guò)程結(jié)束。?

在置亂密鑰的前提下，經(jīng)逆置亂過(guò)程恢復(fù)的圖像OUT與原始圖像無(wú)絲毫差別，達(dá)到完全恢復(fù)原始圖像的目的。?