[發明專利]一種基于混沌系統的圖像加密改進方法

無效

• 申請號: 201310695805.8
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103780794A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 劉海亮;張承美;羅笑南;楊艾琳;蘇航
• 申請（專利權）人: 中山大學深圳研究院
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04L9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及數據加密技術領域，具體涉及一種基于混沌系統的圖像加密改進方法。?

背景技術

隨著計算機網絡通訊技術的飛速發展，越來越多的信息將通過互聯網傳播，安全高效的保密通信方式已成為研究熱點。混沌系統具有許多優良特性，如敏感依賴于初始條件和系統參數，各態經歷的遍歷性及混合擴散（伸展和折疊）特性等。這些特性正好符合密碼系統對混亂和散布特性的要求，因此混沌系統成為構造密碼系統的理想選擇。?

在這里需要了解兩個相關的背景知識：二維Arnold映射置亂和三維Lorenz混沌系統替換。?

1）利用Arnold映射對圖像的像素進行置亂。假設圖像的大小為，所對應的坐標位置為W=，則應用到圖像加密的廣義Arnold映射可以定義為：?

其中p，q和迭代數M（加密算法循環次數）作為密鑰進行控制，當進行足夠多輪的迭代后，圖像將具有很好的置亂效果。?

2）利用混沌Lorenz系統進行圖像像素值的替代。典型的Lorenz系統可描述為：?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于混沌系統的圖像加密改進方法，使得在保證安全性的情況下，提高編碼效率。?

為了實現發明的目的，本發明采用的技術方案如下：?

本發明提供一種基于混沌系統的圖像加密改進方法，包括：?

輸入原始圖像K（）和密鑰，并進行XOR運算；?

將變換后的圖像運用Arnold映射進行一次置亂，并交換和位置的像素；?

再次進行XOR運算，得到圖像G。將圖像G分解成一維向量Z=，其中每個元素代表像素值。連續迭代Lorenz混沌系統，得到3個運算值，i=1,2,…，然后結合向量Z求得加密數據流。?

則所得加密數據流不僅依賴于Lorenz混沌系統，而且還與圖像G有關。其中abs()代表取絕對值，round()代表四舍五入進行取整，mod()為取模運算。?

圖像G與加密數據流按照下面的公式進行異或運算，其中i=1,2,…，代表對Lorenz混沌系統進行第i次迭代，從而得到對應的密文向量c=?

一直進行迭代，直到迭代次數達到M，此時所輸出的圖像就是密文圖像。?

上述技術方案可以看出，本發明具有以下優點：?

1）彌補了傳統算法在抵御明文攻擊時的缺陷和加密迭代次數過多的不足。?

2）增強了抗破譯攻擊能力，提高了圖像信息傳輸的安全性。?

3）減少了迭代的次數，具有較高的加密效率，對數據的實時傳輸起著重大的作用。?

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。?

圖1是本發明的流程示意圖；?

圖2是加密前的原始圖像；?

圖3是加密后的圖像。?

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是?全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。?

本發明提供一種基于混沌系統的圖像加密改進方法，使得在保證安全性的情況下，提高編碼效率。?

以下結合附圖對本發明方案進行詳細介紹。?

圖2是加密前的原始圖像。?

如圖2所示，將其作為輸入的原始圖像，密鑰為p=127，q=126，x₀=-10.057，y₀=0.367，z₀=37.369，（i,j）=（N,N），M=22。?

圖2是加密后的圖像。?

將輸入進行XOR運算；?

將變換后的圖像運用Arnold映射進行一次置亂，并交換和位置的像素；?

再次進行XOR運算，得到圖像G。將圖像G分解成一維向量Z=，其中每個元素代表像素值。連續迭代Lorenz混沌系統，得到3個運算值，i=1,2,…，然后結合向量Z求得加密數據流。?

則所得加密數據流不僅依賴于Lorenz混沌系統，而且還與圖像G有關。其中abs()代表取絕對值，round()代表四舍五入進行取整，mod()為取模運算。?