[發明專利]一種數字圖像加密方法

有效

• 申請號: 201810588644.5
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108924379B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 杭后俊;李晴晴
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04L9/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

本發明揭示了一種數字圖像加密方法.本發明數字圖像加密方法可以廣泛應用于工程設計中，將Bezier方法應用于圖像處理是一項具有實際意義的工作。改方法基于有理二次Bezier曲線的數字圖像加密算法，該系統保留了一維混沌系統形式簡單的特點，由于擁有三個權因子和初始x值作為初始值，所有其密鑰空間大，另外該系統加密解密復雜度低，效率高。通過仿真測試可以看出，利用本發明算法加密的圖像，其灰度直方圖較為均勻、加密圖像中相鄰像素之間的相關性強度等與傳統加密算法相比顯著降低，取得了較好的加密效果。

技術領域

本發明涉及計算機領域，尤其涉及利用計算機對數字圖像進行加密的方法。

背景技術

由于網絡應用的普及，用戶利用互聯網傳送圖像日益頻繁，據不完全統計，網絡中傳播的信息，大約有百分之七十是以數字圖像形式體現出來的，因此數字圖像的安全傳輸問題就顯得愈加突出。目前，保護圖像傳輸安全的主要手段是對圖像進行加密。

傳統圖像加密技術如DES、IDEA、RSA等，雖然加密密鑰空間大，也很難被破解，但這些加密算法是根據文本加密的特點提出來的，在加密圖像時，相鄰像素值相關性強，同時使圖像失去原來的面目，讓加密圖像本身變得沒有意義，不能很好滿足圖像加密需要。

由于混沌系統的對初始值極度的敏感性，同時又能夠重復大量地生成混沌序列，這些特性使得其非常適用于圖像的加密。混沌系統主要有低維、高維混沌系統以及超混沌系統。傳統的低維系統(尤其是一維混沌系統)具有形式簡單而具計算時間開銷小的優點，但由于其密鑰空間小，序列的復雜度不高，導致密碼系統安全性不高。而高維混沌系統尤其是超混沌系統，一般具有4個以上的初始變量，因此密鑰空間更大，主要運用復雜的加密算法和變換流程來獲得更高效的加密指標，但同時帶來算法的復雜性高，加密解密速度慢，效率不如一維系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是實現一種基于非標準型有理Bezier方法的數字圖像加密方法，能夠有效提高加密效率、降低解密復雜度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種數字圖像加密方法，包括以下步驟：

1)灰度圖像I*大小為m×n，I(i,j)表示圖像的灰度值，其中i＝1，2…m，j＝1，2…n；

2)將有理映射函數進行N次(N一般大于100)預迭代；

3)讀取待加密圖像中尚未被讀取過的像素I*(i,j)；

4)將有理映射函數迭代8次，獲取每次迭代產生的迭代值數列集合，以及迭代值數列集合的平均值；

5)將每個迭代數值與平均值比較，若大于平均值則該迭代數值對應位置1，否則對應位置0，則獲得二進制序列key；

6)將序列key與3)中讀取的像素I*(i,j)按位異或，并將運算的結果寫入I’(i,j)；

7)如果I(i,j)是最后一個像素，轉7)；否則，轉3)

8)I’即為密文圖像。

所述圖像加密前，對明文圖像I進行像素擴散。

所述像素擴散方法：

設有大小為M行N列的原始灰度圖像I，不失一般性，假設M,N為2的倍數；

其中，為異或運算，得到M行N列的輸出圖像I^*，I^*為第二階段加密的輸入圖像。

所述4)中有理映射函數的迭代次數為8次,5)中序列key為8位二進制序列。

所述有理映射函數基于有理二次Bezier曲線；