[發明專利]一種三維映射快速圖像加密方法

在審

• 申請號: 201710155705.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108629723A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 黃峰;雷芳芳
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種三維映射快速圖像加密方法，屬于信息安全領域。該方法首先設計了8個不同的二維映射。具體的做法是將正方形圖像以對角線方向，分割為上下2個等腰三角形。利用每個三角形鄰列像素數目之間的不同，依次將列像素插入到相鄰列兩個相鄰像素之間。反復該過程，原始圖像被拉伸成為一條長N²的直線。由于拉伸方向和折疊方式不同，可得到8個不同的二維映射。然后，根據圖像像素值，將圖像分為8個二維圖像層。采用這8個二維映射分別對每一圖像層進行像素置亂操作，形成8個三維映射。將映射次數組合為加密密鑰。映射后將各層再層疊起來，就得到像素值和像素位置同時改變的密文圖像。本發明設計的基于三維映射的快速圖像加密方法，采用多種映射組合對圖像的像素層分別加密的方式，以映射次數的組合作為加密和解密密鑰，增大了密鑰空間。而且加密過程同時改變了像素位置和像素值。增強了抵御攻擊的能力。同時加密速度也較快。能夠應用在有一定安全性要求的網絡圖像快速加密場合。

技術領域

本發明涉及一種三維映射快速圖像加密方法，屬于信息安全領域。

背景技術

隨著無線網絡技術的迅猛發展，采用手機拍攝、傳送圖像越來越方便。人們在頻繁使用手機的同時，另一方面對圖像的惡意攻擊，造成信息泄漏的事件越來越多。如何保障圖像安全，防止隱私被泄密、擴散，逐漸成為大眾關心的重要問題。

傳統保護信息的方法都是基于文本信息設計的。它們曾經在國民經濟、社會生活、國防軍事等領域發揮了重要作用。但圖像和文本信息不同，具有數據量大，像素間相關性強的特點。采用文本加密技術加密圖像，會遇到很多客觀的現實問題，如加密忽略了圖像特征，加密速度慢等。

現在很多人采用混沌映射加密圖像。但這類方法只是改變圖像中像素的位置，并沒有同時改變像素值。因此安全性不強，不能抵御明文攻擊。本發明利用三維混沌映射加密圖像，具有安全性更高、速度較快的特點。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種三維映射快速圖像加密方法。首先設計了8個不同的二維映射。具體的做法是將正方形圖像以對角線方向，分割為上下2個等腰三角形。利用每個三角形鄰列像素數目之間的不同，依次將列像素插入到相鄰列兩個相鄰像素之間。反復該過程，原始圖像被拉伸成為一條長N²的直線。由于拉伸方向和折疊方式不同，可得到8個不同的二維映射。然后，根據圖像像素值，將圖像分為8個二維圖像層。采用這8個二維映射分別對每一圖像層進行像素置亂操作，形成8個三維映射。將映射次數組合為加密密鑰。映射后將各層再層疊起來，就得到像素值和像素位置同時改變的密文圖像。

當i=0,…, N-1, j=0,…, N-1, k=0,…,N²-1，A(i, j)表示原始圖像，B(i, j)表示加密圖像，L(k)表示像素行時，8個二維映射的公式可以表示為：

映射1拉伸公式：

當j≥i,N-j是奇數時，

當j≥i, N- j是偶數時，