[發(fā)明專利]一種基于RC4算法的圖像加密方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710203809.8
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107424114A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳建;蔡文敬;吳宜珂
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50102
• 代理人: 劉小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像信息隱藏領(lǐng)域，具體涉及一種秘密信息圖像加密方法。

背景技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展，信息的傳遞、交流越來越頻繁，保護秘密信息已成為人們共同要求。密碼學(xué)的誕生在一定程度上較好的保護了秘密信息，其工作原理是使明文“變成”不可理解的文字，以達到保護秘密信息的目的。然而，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，這種保護秘密信息的方法變的不是那么“牢不可破”。1996年在倫敦召開了第一次信息隱藏研討會，標志著一門新的學(xué)科的誕生；從那以后信息隱藏成為了一個研究熱點，研究信息隱藏的機構(gòu)也越來越多。

目前，信息隱藏包括空域信息隱藏算法和變換域信息的隱藏算法。變換域算法：對宿主圖像進行正交變換，通過改變變換系數(shù)來隱藏秘密信息；常用的變換域算法有：DFT(離散傅立葉變換域)、DCT(離散余弦變換域)、DWT(離散小波變換域)。空域信息隱藏算法有：LSB(最低有效位算法)、統(tǒng)計特征嵌入。這些算法研究主要包括：對宿主容量的研究(隱藏更多的秘密信息)、對圖像的不可感知性的研究(在宿主圖像中看是否隱藏信息)、對圖像的魯棒性的研究(能從宿主圖像中很好的提取秘密圖像)以及對圖像置亂的研究(目的是為了更好的隱藏秘密圖像)。這些研究中大部分是基于宿主圖像的，雖然有對秘密圖像做處理，比如：秘密圖像的置亂，通過改變圖像像素的位置，從而使秘密圖像變得不可分辨，但其目的是隱藏的預(yù)處理，沒有直接對秘密圖像進行保護，而且秘密圖像的置亂具有周期性，及經(jīng)過一定次數(shù)的置亂后，它又可恢復(fù)出原圖像。

通過以上理論分析，現(xiàn)有的算法研究雖然能較好的隱藏秘密信息，但沒有很好的保護秘密信息。因此，研究一種能夠保護秘密圖像的算法將具有十分重要的意義。信息隱藏技術(shù)是當代研究的熱點，簡單的信息隱藏將不再能很好的保護秘密信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種能很好的保護秘密圖像的基于RC4算法的圖像加密方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于RC4算法的圖像加密方法，所述圖像包括秘密圖像和宿主圖像，其特征在于，包括以下步驟：

101、獲取秘密圖像的灰度值，并把該灰度值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的二進制數(shù)；

102、對秘密圖像進行預(yù)處理，選取秘密圖像的二進制圖的每個二進制數(shù)的最高位，進行高位0、1置換；

103、獲取宿主圖像的灰度值，根據(jù)宿主圖像的灰度值選取狀態(tài)向量S和臨時向量T；

104、根據(jù)RC4算法，由S和K計算出臨時向量T，再由T和S計算出密鑰流K，產(chǎn)生的密鑰流K與步驟102預(yù)處理后的秘密圖像異或，異或后的圖像便是加密的秘密圖像，解密時，再將異或后的圖像最高位的0、1置換：最高位原來為0，把它變?yōu)?；如果是1，則變成0，便可得到加密圖像的原圖像。

進一步的，基于RC4算法的加密方法，其所述步驟101秘密圖像的預(yù)處理的步驟如下：

步驟1-1：選取秘密圖像置換的位置，由圖像的八位圖可知，圖像的高位包含了大部分的圖像信息，選取圖像的最高位進行操作；

步驟1-2：綜合考慮選取圖像的最高位進行0、1置換，即：如果最高位是0這把它變成1，如果最高位為1這把它變成0。

進一步的，在步驟102和步驟103之間還包括密鑰位數(shù)的確定步驟：

選取圖像的最高三位進行加密；計算出圖像的像素的個數(shù)；由像素的個數(shù)確定要加密的個數(shù)；根據(jù)加密的個數(shù)確定要加密的位數(shù)。

進一步的，所述步驟103根據(jù)宿主圖像選取狀態(tài)向量S和臨時向量T具體包括：

從宿主圖像中隨機的選取幾十個或者幾百個數(shù)，作為一次狀態(tài)向量S；

從宿主圖像中隨機的選取十幾個或者幾十個數(shù)，作為一次密鑰K。

進一步的，當由狀態(tài)向量S和密鑰K生成密鑰流后，累加計算出的密鑰流的位數(shù)，并判斷密鑰流的位數(shù)是否滿足要求，密鑰流的位數(shù)要大于或等于所需的密鑰流的位數(shù)。

進一步的，當滿足密鑰流的位數(shù)大于或等于所需的密鑰流的位數(shù)后，選取秘密圖像每個像素的高三位，組成一串數(shù)字；像素組成的數(shù)字與密鑰流相異或；異或后得到一串新的數(shù)字，每3個數(shù)字為一組，替換異或前圖像像素的高三位，至此，加密完成。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

本發(fā)明結(jié)合密碼學(xué)上的RC4算法，在傳輸秘密圖像前，給秘密圖像進行加密；攻擊者在得到秘密圖像時，不能簡單的利用置亂的周期性來破解秘密圖像。攻擊者想要破解秘密圖像就需要知道狀態(tài)向量S和密鑰K的值和長度以及密鑰K的長度、密鑰流k與秘密圖像的哪幾位異或以及進行預(yù)處理的過程。所以該發(fā)明能很好的保護秘密圖像。

附圖說明