[發明專利]基于不完全Feistel網絡的RGB圖像加密方法

有效

• 申請號: 201810495821.5
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108600575B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 宋玉蓉;劉旭
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N1/56
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

一種基于不完全Feistel網絡的RGB圖像加密方法，包括以下步驟：S1、對RGB圖像進行分層；S2、分別對提取出的R層圖像、G層圖像和B層圖像進行二進制化表示；S3、分別對二進制化表示圖像進行對應位比特值提取，得到24幅子圖；S4、對子圖進行分組，共得到6組子圖集；S5、生成一個隨機密鑰，將一組子圖集與一個隨機密鑰輸入不完全Feistel網絡進行加密運算，得到一組加密后的子圖集，重復完成所有子圖集加密；S6、將所有加密后的子圖進行圖像合并，得到經過加密的RGB圖像。本發明僅憑較少的輪運算就能夠達到高強度的加密效果，不僅有效地提升了加密效果，而且也充分地節約了計算資源。

技術領域

本發明涉及一種圖像加密方法，尤其涉及一種基于不完全Feistel網絡的RGB圖像加密方法，屬于數字圖像處理技術領域。

背景技術

在當今世界，信息安全問題已經提升到了前所未有的高度，網絡上各種泛濫的個人信息泄露，信息加密成為了保障個人信息安全的主要途徑。隨著通信和信息技術的發展，大量的多媒體內容例如數字圖像和視頻在公共網絡上進行傳播。所以多媒體的信息安全成為一個重要的問題。而圖像加密是主要用來保障多媒體安全的措施。

現有的各種圖像加密算法的主要思想是置亂和混淆。前者將各像素點的位置進行交換，后者將像素點的數值進行改變。但這兩種加密方式均沒有充分利用圖像本身的性質，所以導致不能獲得較好的加密效果。之后有學者提出對圖像進行比特層面的加密，經過研究發現，對比特層進行簡單的操作就能獲得置亂和混淆兩種效果。

傳統的加密技術，如DES，AES等，其優點在于長期的發展使得傳統加密建立了完善的體系，算法的推出有著完善的證明體系，算法的安全性有著保障。使用這些技術在在應對文本信息加密時有著較好的效果，但是由于數字圖像有著較高的信息冗余和像素相關性，因此在進行數字圖像加密處理時，傳統加密算法在不經優化的情況下并不能獲得很好的加密效果。

雖然大多數的傳統加密技術在圖像加密中有所不足，但是一些性能良好的傳統加密結構能夠在圖像加密中使用。Feistel網絡的加解密結構相似，使得加密代碼量和電子元器件的使用減半，從而在傳統加密中大量使用。在后續的研究中，人們發現，結合圖像本身不同位平面所包含的信息量不同的特點，不完全的Feistel網絡能夠對不同的位平面進行有區別強度的加密。從而使得包含信息量大的位平面能夠獲得強度更高的加密效果。

綜上所述，業內亟待一種能夠充分利用不完全的Feistel網絡的RGB圖像加密方法，以便更好地滿足圖像加密的需要，提高圖像加密的效果。

發明內容

鑒于現有技術存在上述缺陷，本發明的目的是提出一種基于不完全Feistel網絡的RGB圖像加密方法。

具體而言，包括以下步驟：

S1、對RGB圖像進行分層，分別提取出R層圖像、G層圖像和B層圖像；

S2、分別對提取出的R層圖像、G層圖像和B層圖像進行二進制化表示，得到R層二進制化表示圖像、G層二進制化表示圖像和B層二進制化表示圖像；

S3、分別對R層二進制化表示圖像、G層二進制化表示圖像和B層二進制化表示圖像進行對應位比特值提取，得到24幅由比特值表示的所述RGB圖像的子圖；

S4、對24幅子圖進行分組，共得到6組子圖集，每組所述子圖集包含4張子圖；

S5、利用隨機數發生器生成一個隨機密鑰，將一組子圖集與一個隨機密鑰輸入不完全Feistel網絡進行加密運算，得到一組加密后的子圖集，重復上述過程直至完成所有子圖集的加密；

S6、將所有經過加密后子圖集內的子圖進行圖像合并，得到經過加密的RGB圖像。