[發明專利]一種基于混沌映射的圖像加密算法及系統

在審

• 申請號: 201710671183.3
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107481294A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 王永;趙毅;曹慧英;周慶;鄧江洲;郭慧芳
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00;H04L9/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種基于混沌映射的圖像加密算法，其特征在于，包括以下步驟：

101、對明文圖像進行預處理分割成若干處理單元PE；

102、對每個處理單元PE中的元素進行混合操作；即將處理單元PE中的每個元素pe_ij加起來得到Sum(PE)，即：

Sum(PE)＝∑∑pe_ij(2.1)

然后將Sum(PE)與每個元素進行加操作后的結果替代此元素；即：

pe_ij＝Sum(PE)+pe_ij(2.2)

103、對每個處理單元PE中的元素進行加變換；生成與處理單元PE大小相同的密鑰K，讓K與PE進行加操作，即：

C＝PE+K(2.3)

104、以處理單元PE中每個元素的值作為地址，取出S盒在該此地址上的元素替換原元素，即：

pe_ij＝Sbox(pe_ij)(2.4)；

105、對每個處理單元PE進行Kolmogorov變換，將處理單元PE中位于坐標(x,y)的元素置亂到處理單元PE中的另一位置T_no(x,y)，即：

T_no(x,y)＝(p_s(x-F_s)+(ymodp_s),F_s+(ydivp_s))(2.5)，

其中，o＝(n₁,n₂,…n_k)，即將PE分為k個長度不等的單元塊，每個塊的長度依次為n₁,n₂,...,n_k；定義F_s＝n₁+n₂+…+n_s，當s＝0時，F0＝0；p_s＝F_k/n_s

106、針對加密的需求對每個處理單元PE重復步驟102-105若干輪次。

2.根據權利要求1所述的基于混沌映射的圖像加密算法，其特征在于，所述步驟104以處理單元PE中每個元素的值做為S盒的地址具體包括：將處理單元PE中的8個像素作為一個數據來置換S-Box內的一個新數據，如果所用到的顯示器是支持256級灰度圖像的，則只需要將每個象素作為一個數據來進行S-Box變換。

3.一種基于混沌映射的圖像加密系統，其特征在于，包括主控Control模塊、混合變換M模塊、加變換A模塊、S盒置換模塊、K變換模塊和LCD模塊，所述主控Control模塊是整個系統的控制模塊，分別通過五條主控制線啟動混合變換M模塊、加變換A模塊、S盒置換模塊、K變換模塊和LCD模塊的使能信號并輸入是否解密操作信號，使得上述模塊從RAM中讀取原數據，在各操作模塊中處理原數據，最后再將結果存入RAM中；所述混合變換M模塊，用于將處理單元PE中的每個元素加起來，得到Sum(PE)，然后將Sum(PE)與每個元素進行加操作后的結果替代此元素；加變換A模塊，進行完混合變換之后生成與PE長度相同的密鑰K，讓K與PE進行加操作，即位的XOR異或操作；S盒置換模塊，以PE中每個元素的值做為S盒的地址，取出此地址的值來替換原元素；K變換模塊，用于將每個PE進行Kolmogorov變換，即將PE中位于坐標(x,y)的元素置亂到PE中的另一位置T_no(x,y)；LCD模塊，用于將RAM內數據顯示在液晶顯示器上。

4.根據權利要求3所述的基于混沌映射的圖像加密系統，其特征在于，所述RAM模塊僅有一個PE大小的數據空間，存儲每個元素的值，通過讀寫控制線來決定操作，讀信號來時，從地址線讀取地址，取出RAM中的數據放到地址線上；寫信號來時，將數據線上的數據寫入地址線對應的位置。讀寫控制線都是由外部模塊控制的。