[發明專利]一種基于2D BacterialGrowth迷宮的數字置亂方法

有效

• 申請號: 201410747724.2
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104361550B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 邵利平;歐陽顯斌;陳文鑫
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明提供一種基于2D BacterialGrowth迷宮的數字置亂方法，預先對BacterialGrowth迷宮生成區域進行人為限定，從而可用于人為指定的任意2D封閉連通區域，同時按迷宮節點更新順序對迷宮設定區域的每個節點賦予唯一編號，由此產生迷宮設定區域所有節點的排列，在此基礎上構造了基于2D BacterialGrowth迷宮節點更新序列和節點更新序列復合的置亂方法，從而可將所有節點置亂。本發明所給出的置亂方法具有普適性和靈活性，在使用過程中不存在任何限制，不僅能用于傳統置亂方法所針對的規則區域，例如正方形和矩形區域，也可用于任意選定的2D封閉連通不規則區域置亂。本發明也給出了用于像素矩陣，R、G、B通道矩陣和比特位面的圖像置亂方法。

技術領域

本發明主要涉及信息安全和數字信號處理等交叉研究領域，具體為基于BacterialGrowth迷宮生成策略的數字置亂方法，特別涉及一種基于2DBacterialGrowth迷宮的數字置亂方法。

背景技術

近年來，伴隨著計算機和網絡技術的發展，越來越多的圖像在網絡中傳輸，在給用戶提供方便的同時，也帶來了一系列的安全隱患。對圖像的不當使用和惡意篡改，不僅涉及個人隱私問題，也會給社會帶來嚴重的負面影響。保障圖像的核心技術是數字圖像加密。

在數字圖像加密領域，研究最為廣泛和靈活的一類圖像加密方法，就是在同一空間內，對圖像的重編碼技術，即圖像置亂技術。

隨著計算機技術的飛速發展，數字圖像置亂技術已成為數字安全傳輸和保密的主要手段。其基本思路就是把一幅圖像經過一定的數學變換，轉變成面目全非的另一幅圖像，以起到對圖像的安全保密作用。

數字圖像置亂也是目前隱密術、數字水印、信息分存和可視密碼技術中，一項關鍵預處理技術。已受到國內外學者的普遍重視，并取得豐碩的研究成果。

數字圖像置亂最初來源于有線電視信號加密，早期的置亂在位置空間進行，用于對圖像像素位置打亂，這些置亂方法包括行倒置置亂、行平移置亂、行置換置亂、行循環置亂、行分量切割置亂等。隨著置亂技術的不斷發展，目前已提出的置亂方法多種多樣，既可用于位置置換，也可用于灰度替代。

當前已提出的置亂方法主要有：基于離散元素序列的置亂方法、基于掃描路線的置亂方法、基于遍歷矩陣的置亂方法、基于迭代函數系統的置亂方法、基于離散混沌映射的置亂方法、基于中國拼圖的置亂方法和基于矩陣變換的置亂方法等。

目前盡管已提出了多種置亂方法，但傳統置亂方法大多只能用于規則區域置亂，例如正方形和長方形區域，而不能對圖像選定的任意不規則區域進行置亂。

例如基于Fibonacci序列和Lucas序列的置亂方法將待置亂圖像的寬、高拘泥為Fibonacci序列和Lucas序列元素；基于SCAN語言和Hilbert曲線的置亂方法將置換圖像的大小約束為2ⁿ×2ⁿ的正方形圖像；由于并非所有圖像都存在騎士巡游路徑，由此導致了基于騎士巡游的置亂方法只能用于圖像寬、高在特定尺度上的圖像；對于奇數階幻方，其置亂圖像邊長為奇數，對于雙偶階幻方，其置亂圖像邊長為4的整數倍；由于任意階的拉丁方并非都存在，基于拉丁方的置亂方法只能用于置亂圖像邊長為特定尺度的圖像，例如邊長為pⁿ且p為素數的圖像；對于離散Kolmogorov Flows Map和亞仿射變換，只能用于置亂正方形圖像；傳統的基于矩陣的圖像置亂方法，其基本表示形式為X^[i]＝(AX^[i-1])mod N，但由于只有一個尺度參數N，由此決定了基于矩陣的圖像置亂方法只能用于置亂特定尺度的圖像，例如正方形圖像或對矩形圖像的灰度進行置亂。