[發明專利]圖像加密方法、裝置及密鑰流生成方法和密鑰流生成器

有效

• 申請號: 201710530241.0
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN107292184B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 韋鵬程;李莉;雷列;吳瑩瑩
• 申請（專利權）人: 重慶第二師范學院
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;H04L9/06
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司11609
• 代理人: 譚輝,周嬌嬌

1.一種圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)基于初始值構造耦合映像格子序列，通過對稱矩陣變換將耦合映像格子序列處理成第一密鑰流，通過密碼置換盒對第一密鑰流進行置換得到第二密鑰流；

所述步驟(1)中基于初始值構造耦合映像格子序列的步驟為：

建立基于二維動態映射的耦合映像格子模型，并采用所述耦合映像格子模型基于初始值x₀,y₀構造耦合映像格子序列(x,y)，其中x₀,y₀∈(0,1]；該耦合映像格子模型為：

xi+1=(1-ϵ)f1(xi)+ϵf2(yi)yi+1=(1-ϵ)f1(yi)+ϵf2(xi)]]>

其中，ε是耦合映像格子的耦合強度，f₁是下帳篷映射函數，f₂是邏輯映射函數；i∈max{M,N}N和M分別為原始圖像的每行像素和每列像素；

下帳篷映射函數f₁如下式：

f1(x)=x/pif x∈[0,p](1-x)/(1-p)if x∈[p,1]]]>

其中，x是系統初始狀態，x∈(0,1]；p是系統的控制參數，p∈(0,1)；

邏輯映射函數f₂如下式：

f₂(x)＝ax(1-x),a∈(0,4]

其中，a是控制參數；

所述步驟(1)中通過密碼置換盒對第一密鑰流進行置換得到第二密鑰流的步驟為：

通過以下公式計算第二密鑰流：

其中SBox(c_i,d_i)為在二維表SBox中查找到的下標(c_i,d_i)對應的數值；(c_i,d_i)為第一密鑰流的參數值；x_{1_b},y_{1_b}分別為初始值x₀,y₀的前8位；i＝2,3......,N時，x_{i_b},y_{i_b}分別為前一輸出的密鑰值分別進行比特位的左移運算和右移運算后得到；

(2)使用第一密鑰流對原始圖像進行置亂；該第一密鑰流作為圖像置亂操作中循環移位的密鑰，且該圖像置亂操作基于第一密鑰流的一維數組，經過擴值取整后，分別得到行移位數組和列移位數組，用于對原始圖像的灰度值矩陣進行行移位和列移位；該圖像置亂操作是可逆的；

(3)使用第二密鑰流對置亂后的圖像進行分塊編碼，得到加密的圖像數據；設原始圖像的像素大小為M×N，其中N和M分別為每行像素和每列像素，置亂后的圖像大小仍然為M×N；該步驟中將置亂后的圖像進行分塊處理，對圖像像素以列的形式進行分塊，再使用第二密鑰流對每塊圖像灰度值進行編碼；其中，將置亂后的圖像分列得到第i列的像素值為P_i(j)，i＝1,2......,N；j＝1,2......,M；N和M分別為每行像素和每列像素；將第一列像素值與所述第二密鑰流異或運算后作為第一列密文序列將第i列像素值與所述第二密鑰流異或運算后，再與前一列密文序列進行異或運算，得到第i列密文序列，其中i＝2,3......,N。