[發明專利]一種基于混沌映射的動態S盒構造與圖像加密方法

有效

• 申請號: 201810560692.3
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108875389B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 李名;聶佳琦;呂夢如;張曉非;王玉雯
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;H04L9/00
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

1.一種基于混沌映射構造動態S盒的圖像加密方法，其特征在于，依次包括以下步驟：

(1)輸入原始圖片P(m，n)，m和n分別表示原始圖片的像素的高度和寬度；

(2)將原始圖片P帶入迭代公式，得到密鑰key_i(i＝1,2，...，8)；

其中，p_j表示原始圖片P中的第j個像素，k_i(i＝1,2，...，8)的值在(0,1)中選取，為用戶選定的8個不同的初始值；

(3)將密鑰key_i作為初始值輸入混沌系統，生成動態S盒S-box_i(i＝1,2，...，8)；

(4)將原始圖片P(m，n)分塊為B_i(i＝1,2，...，8)，每塊大小為

(5)構造每塊明文的S盒，并利用每塊明文所對應的S盒對原始圖片P進行替換，得到替換后的圖像P1；

(6)對替換后的圖像P1進行置亂，重復5次，得到置亂后的圖像P2；

(7)將置亂后的圖像P2帶入擴散公式，得到加密后的圖像C。

2.如權利要求1所述的一種基于混沌映射構造動態S盒的圖像加密方法，其特征在于：所述步驟(3)中，利用一維Logistic映射作為混沌系統，一維Logistic映射的數學表達式為x_n+1＝λx_n(1-x_n)，其中，0λ≤4，x_n∈(0,1)，當3.5699456...λ4時，Logistic映射工作處于混沌狀態，利用上述公式作為混沌方程生成S盒。

3.如權利要求1所述的一種基于混沌映射構造動態S盒的圖像加密方法，其特征在于：所述步驟(5)中，利用明文B_i(i＝1,2，...，8)所對應的S盒S-box_i(i＝1,2，...，8)對圖像的像素值進行替換，每一像素值在S盒中都有與其對應的一組替換關系，遍歷m×n個像素，最終得到替換后的圖像P1。

4.如權利要求1所述的一種基于混沌映射構造動態S盒的圖像加密方法，其特征在于：所述步驟(6)中，利用貓映射對替換后的圖像P1進行置亂，其中，u和v分別表示加密圖像矩陣的坐標。

5.如權利要求4所述的一種基于混沌映射構造動態S盒的圖像加密方法，其特征在于：所述步驟(7)中，擴散公式為：其中，C_l表示置亂后的圖像P2的第l個值，S_l表示由密鑰產生的用于加密I_l的隨機數，I_l表示原始圖片P的第l個值。