[發明專利]基于混沌分割的多擴散圖像加密解密方法

有效

• 申請號: 201810922473.5
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN108965639B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李錦青;底曉強;畢琳;解男男;祁暉;從立鋼;任維武;王歡;王晶春;丁勇;李佳歡;趙巍;劉曉杰;滿振龍;陳曉冬;管紅梅
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

基于混沌分割的多擴散圖像加密解密方法，涉及圖像加密技術領域，解決現有計算機網絡環境中，多媒體數據存在安全隱患的問題，本發明提出的基于混沌分割的多擴散圖像加密解密方法，通過混沌圖像分割方法更有效的去除圖像塊彼此之間的相關性。并且由細胞神經網絡生成的混沌控制表與混沌交換表，用以對明文圖像進行圖像的塊內與塊間加擾，并通過靜態擴散和動態擴散多個混沌擴散步驟用以去掉圖像像素彼此之間的相關性。提供了一種密鑰空間大，敏感性好，能夠有效抵抗安全攻擊的圖像加密解密方法。

技術領域

本發明涉及圖像加密技術領域，具體涉及一種基于混沌系統的圖像分割方法與細胞神經網絡超混沌系統的多擴散的圖像加密解密方法。

背景技術

隨著移動互聯網、云計算等新興技術的飛速發展，人類已經進入了大數據時代，諸如圖像，視頻，音頻等多媒體數據在醫療、金融、軍事、電子商務等各種應用中被廣泛傳輸。用戶的安全與隱私已成為大數據環境中最為重要的安全問題之一。網絡安全與信息安全問題逐漸成為制約計算機網絡飛速發展的安全壁壘。由于多媒體信息數據量大，冗余度高，相鄰像素之間的相關性高，傳統的加密算法難以滿足當前社會多媒體信息的安全需求。

具有確定性的混沌系統是一種非線性動力學系統，是一個類隨機過程，過程中的不規則性，對初始條件與控制參數極端敏感的特性和良好的遍歷范圍，是的它非常符合現代密碼學的混淆和擴散原則。同時因為神經網絡具有與密碼學相吻合的高度非線性特征，將混沌與神經網絡相結合的細胞神經網絡超混沌系統，由于其規則的結構以及每個細胞單元僅與鄰近的細胞相耦合從而易于在超大規模集成電路中實現。細胞神經網絡超混沌系統作為一種靈活而有效的高維動力學結構得到了廣泛的應用。

發明內容

本發明為解決現有計算機網絡環境中，多媒體數據存在安全隱患的問題，提供一種基于混沌分割的多擴散圖像加密解密方法。

基于混沌分割的多擴散圖像加密解密方法，包括圖像加密過程和圖像解密過程，所述加密過程和解密過程由以下步驟實現：

用戶加密密鑰為：細胞神經網絡初值和迭代次數，混沌密鑰矩陣的控制參數ku₁，ku₂，混沌控制矩陣的控制參數ku₃，ku₄，混沌控制表的控制參數ku₅，混沌交換表的控制參數ku₆，混沌動態擴散密鑰流的控制參數ku₇，ku₈，動態加密控制參數ku₉；

加密過程：

步驟一、獲取大小為M×N的圖像作為原始圖像Image；

步驟二、采用混沌系統生成偽隨機序列S，并將所述偽隨機序列S進行數值映射變換得到圖像分割混沌序列Fgs，變換方法為：

步驟三、將偽隨機序列S中元素的數值按下式方法映射為大于等于1，小于等于M之間的整數，構成整數隨機序列fs：

fs＝ceil(mod(S*10⁵)，M)

其中，mod表示求余操作，ceil表示向上取整操作；

消除整數隨機序列fs中數值相等的重復數據，并從前至后截斷保留前M/2個數據，獲得混沌分割序列Fgs，用公式表示為：

Fgs(i)＝～ismember(Fgs(i)，fs(l))

式中，i＝1，2，3...M/2,～ismember表示去除重復元素的函數；

步驟四、對步驟一所述原始圖像Image進行混沌圖像分割，獲得圖像塊img1和圖像塊 img2，