[發明專利]一種圖像加密方法

有效

• 申請號: 201810031169.1
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108122188B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 陳建銘;吳祖揚;范曉寧;王景行
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 深圳尚業知識產權代理事務所(普通合伙) 44503
• 代理人: 文蓉

本發明公開一種圖像加密方法，將混沌映射與DNA編碼相結合對明文圖像進行加密，包括：生成初始密鑰；利用初始密鑰生成混沌序列及置亂向量；利用置亂向量對明文圖像進行置亂加密，獲得置亂圖像；對所述混沌序列進行DNA編碼，以獲得第一DNA序列，以及對置亂圖像進行DNA編碼，以獲得第二DNA序列；利用第一DNA序列對所述DNA序列進行擴散加密，以獲得第三DNA序列；以及對第三DNA序列進行DNA解碼，以獲得密文圖像。

技術領域

本申請涉及圖像加密處理技術。

背景技術

在現代生活中，隨著互聯網的快速發展，人們無時無刻都可以通過網絡發布信息，雖然它給我們的生活帶來了很大的便利，但我們也面臨著大量數據被泄露、篡改的情況。尤其是大量的圖像信息的使用和傳播，使越來越多的人開始關注其信息安全問題。在諸如軍事作戰、電子商務、醫療系統與實時監控等場景中，都依賴于安全的圖像加密技術。所以，如何保證圖像信息的安全性已成為大眾所關注的重要問題。

密碼學中并沒有專門針對數字圖像這種特殊的數據類型進行加密的算法。加密算法是將明文數據加密成密文數據，使得攻擊者無法從中獲得有用信息，從而達到保密的目的。然而主流的加密算法，如高級加密標準(Advanced Encryption Standard，AES)和國際數據加密算法(International Data Encryption Algorithm，IDEA)等主要用于加密文本數據。對于數字圖像，需要將加密的圖像轉化成一維二進制數據后，作為二進制流進行數據加密處理。但由于數字圖像具有二維分布、相鄰像素之間的冗余度高和數據量大等特點，因此在加密過程中應該充分考慮數字圖像本身的特性。主流加密算法針對于數據量很大的圖像加密速度慢，效率低，不適用于實時加密。

近年來，由于混沌映射(Chaotic Map)具有遍歷性、偽隨機性、對初始條件和控制參數的高敏感性等特點，而且實現成本低。這些特性使得大量學者普遍認為混沌映射適用于圖像加密技術。隨著DNA研究的發展，大量學者將DNA序列作為信息載體應用于圖像加密領域。因此，混沌映射和DNA編碼在圖像加密中的應用得到越來越多的關注。

發明內容

本發明旨在提供在安全性和時間效率方面實現兼具的圖像加密算法。

本發明提供一種圖像加密方法，將混沌映射與DNA編碼相結合對明文圖像進行加密，較佳的包括：

生成初始密鑰；

利用初始密鑰生成混沌序列及置亂向量；

利用所述置亂向量對所述明文圖像進行置亂加密，獲得置亂圖像；

對所述混沌序列進行DNA編碼，以獲得第一DNA序列，以及對所述置亂圖像進行DNA編碼，以獲得第二DNA序列；

利用所述第一DNA序列對所述第二DNA序列進行擴散加密，以獲得第三DNA序列；以及

對所述第三DNA序列進行DNA解碼，以獲得密文圖像。

較佳的，所述混沌序列基于第一初始密鑰、第三控制參數及第一常量生成，所述置亂向量基于第二初始密鑰、第四控制參數及第二常量生成。

較佳的，通過公式(1)計算生成明文圖像P(m,n)的初始密鑰

其中，α₁和β₁分別為第一、第二控制參數，w可通過公式(2)獲得：

較佳的，通過以下步驟生成混沌序列