[發明專利]一種基于明文特征的圖像置亂方法

有效

• 申請號: 201711248754.9
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107944286B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 平萍;樊金陽;吳金杰;毛鶯池;許國艷;戚榮志
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06T1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于明文特征的圖像置亂方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據明文圖像計算兩個明文特征val1和val2，其表達式為：val1＝∑_i，jP(i，j)mod256，val2＝∑_i，jP(i，j)²mod256；

其中，i和j分別代表像素點的位置，即在第i行的第j列；∑_i，jP(i，j)是求和公式，將圖像內位置為(i，j)的像素值累加起來，其中i的范圍是(1，r)，j的范圍是(1，c)，r和c分別是明文圖像的行和列；

(2)計算兩個擾動值α₁和α₂，其表達式為：

(3)對Henon映射的初值進行擾動，擾動方法為：

式中，x′₀是經上述公式(1)計算產生后的擾動值；y′₀是經過上述公式(2)計算產生后的擾動值；符號代表向下取整；符號“±”是指取“+”或者取“-”；當取“+”時，如果x′₀或y′₀的值有一個不在-1至1的范圍內，則對應產生x′₀或y′₀的方法取“-”；當取“-”時，如果x′₀或y′₀的值有一個不在-1至1的范圍內，則對應產生x′₀或y′₀的方法取“+”；

(4)對擾動后的圖像進行置亂，得到加密后的圖像C_k；

所述步驟(4)具體包括如下子步驟：

(4.1)設定圖像置亂次數為k，將(x′₀，y′₀)作為Henon映射的初值，Henon映射迭代L次，產生序列x₁，x₂……x_L和y₁，y₂……y_L，Henon映射的表達式為：

式中(x_n，y_n)表示第n次的迭代值，(x_n+1，y_n+1)表示Henon映射第n+1次的迭代值，n的取值范圍為0，1，2...，L；其中，L＝l+r*c*k次，r和c分別是明文圖像的行和列，k是置亂次數，l是舍棄的長度；

(4.2)分別對序列x₁，x₂……x_L和y₁，y₂……y_L進行截取，取第l+1個到L個序列；接著分別將兩個序列中第l+1個到l+r*c個序列按排列順序放入三維r*c*k矩陣的第一層；將第l+r*c+1個到第l+r*c*2個序列按排列順序放入三維矩陣r*c*k矩陣的第二層；重復截取序列并按排列順序放入三維矩陣的操作，直到將l+r*c*(k-1)+1個到第L個序列按排列順序放入三維矩陣r*c*k的第k層，生成三維矩陣X和Y；

(4.3)對三維矩陣X上每一層的二維矩陣以行為單位，每一行進行排序，生成按行排序后的新的三維矩陣X_sort以及原矩陣各位置經過按行排序后的新位置的三維矩陣Loc_X；對三維矩陣Y上每一層的二維矩陣以列為單位，每一列進行排序，生成按列排序后的新的三維矩陣Y_sort以及原矩陣各位置經過列排序后的新位置的三維矩陣Loc_Y；

(4.4)將Loc_X作為行置換的位置矩陣，Loc_Y作為列置換的位置矩陣，分別取這兩個三維矩陣的第m層的二維矩陣，對明文圖像進行按行置換和按列置換得到加密圖像C；其中，m是循環的次數，初值為1，每次重復步驟(4.4)中的按行置換和按列置換加上1，取值范圍從1到k；

(4.5)將加密圖像C作為新的明文圖像，重復步驟(4.4)k次后，生成加密后的圖像C_k。