[發明專利]基于混合圖元和混沌的多圖像加密方法

在審

• 申請號: 201611137863.9
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106599703A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 張曉強;金振超;封召
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種信息加密技術，特別是涉及一種多圖像加密方法。

背景技術

在諸多領域，每天都產生海量的數字圖像，如軍事偵探，自然災害監控，交通監控，天氣預報，電子政務，以及個人事務等。同時，近年，各種拍攝設備的大量涌現也加速了大數據時代的到來。例如：一臺普通的單反相機每秒鐘能拍攝3到5張圖像，一個交通攝像頭每天能采集成千張圖像。在大數據時代，數字圖像經常攜帶許多秘密信息。隨著計算機和互聯網的飛速發展，多媒體安全，特別是圖像安全已成為學術界和工業界的重要挑戰之一。

為確保圖像的安全傳輸，研究者提出了許多種單幅圖像加密方法。目前，主要的單幅圖像加密方法包括：基于現代密碼體制的圖像加密方法，基于矩陣變換的圖像加密方法，基于混沌的圖像加密方法，基于變換域的圖像加密方法和基于DNA計算的圖像加密方法。

在大數據時代，盡管多幅圖像可通過重復多次執行單幅圖像加密方法來完成，但是加密效率往往難以令人滿意。多圖像加密（Multiple-image encryption，MIE）作為一種新的多媒體安全技術，具有高效的特征，逐漸引起人們的關注。研究者們提出了一些基于光學信息處理系統的多圖像加密方法。這些方法大多是基于小波變換或傅里葉變換而設計，在頻域中實現對多圖像的加密，并常常與圖像壓縮技術結合。因此，解密圖像往往存在一些明顯的失真。同時，這些方法要求圖像數據在空間域和變換域之間來回變換。從而使得這些方法的加密效率也難以令人滿意。在基于數字信息處理手段方面，研究者們也提出了一些多圖像加密方法，但它們大多運算復雜，加密效率仍難以令人滿意。為提高加密效率和保證數字圖像的安全傳輸，設計了一種基于混合圖元和混沌的多圖像加密方法。

發明內容

本發明的目的：針對現有多圖像加密方法加密效率低或解密圖像失真大的問題，提出一種基于混合圖元和混沌的多圖像加密方法。

本發明的技術方案：為實現上述發明目的，采用的技術方案為基于混合圖元和分段線性混沌映射（Piecewise linear chaotic map，PWLCM）的多圖像加密方法，包括如下步驟：

步驟1：組合待加密的k幅原始圖像為一幅大圖像；

步驟2：產生純圖元；

步驟3：產生混沌序列；

步驟4：置亂純圖元；

步驟5：產生一個大置亂圖像；

步驟6：產生加密圖像的文件名；

步驟7：將大置亂圖像分割成加密圖像；

步驟8：給接收方Bob發送加密圖像。

進一步地，所述步驟1中，為加密k幅大小為m×n的原始圖像I¹_m×n, I²_m×n, …, I^k_m×n，Alice 按照一定的規則將這k幅圖像組合成一幅大圖像。例如：若k=k₁+k₂，k_1, k₂是正整數，則大圖像可為

（1）。

進一步地，所述步驟2中，Alice將大圖像分割成大小為m₁×n₁的純圖元，如8×8，要求滿足mod(m, m₁)=0和mod(n, n₁)=0。m₁×n₁的值與新方法的安全性息息相關。用戶需要根據實際應用的安全需求，來選取合適的純圖元尺寸。

進一步地，所述步驟3中，PWLCM混沌系統可描述為：

， （2）