[發(fā)明專利]基于混沌分割的多擴(kuò)散圖像加密解密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810922473.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN108965639B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李錦青;底曉強(qiáng);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(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N1/32
• 分類號(hào): H04N1/32
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽(yáng)

基于混沌分割的多擴(kuò)散圖像加密解密方法，涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，多媒體數(shù)據(jù)存在安全隱患的問題，本發(fā)明提出的基于混沌分割的多擴(kuò)散圖像加密解密方法，通過(guò)混沌圖像分割方法更有效的去除圖像塊彼此之間的相關(guān)性。并且由細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成的混沌控制表與混沌交換表，用以對(duì)明文圖像進(jìn)行圖像的塊內(nèi)與塊間加擾，并通過(guò)靜態(tài)擴(kuò)散和動(dòng)態(tài)擴(kuò)散多個(gè)混沌擴(kuò)散步驟用以去掉圖像像素彼此之間的相關(guān)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于混沌系統(tǒng)的圖像分割方法與細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超混沌系統(tǒng)的多擴(kuò)散的圖像加密解密方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)的飛速發(fā)展，人類已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，諸如圖像，視頻，音頻等多媒體數(shù)據(jù)在醫(yī)療、金融、軍事、電子商務(wù)等各種應(yīng)用中被廣泛傳輸。用戶的安全與隱私已成為大數(shù)據(jù)環(huán)境中最為重要的安全問題之一。網(wǎng)絡(luò)安全與信息安全問題逐漸成為制約計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的安全壁壘。由于多媒體信息數(shù)據(jù)量大，冗余度高，相鄰像素之間的相關(guān)性高，傳統(tǒng)的加密算法難以滿足當(dāng)前社會(huì)多媒體信息的安全需求。

具有確定性的混沌系統(tǒng)是一種非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，是一個(gè)類隨機(jī)過(guò)程，過(guò)程中的不規(guī)則性，對(duì)初始條件與控制參數(shù)極端敏感的特性和良好的遍歷范圍，是的它非常符合現(xiàn)代密碼學(xué)的混淆和擴(kuò)散原則。同時(shí)因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)具有與密碼學(xué)相吻合的高度非線性特征，將混沌與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超混沌系統(tǒng)，由于其規(guī)則的結(jié)構(gòu)以及每個(gè)細(xì)胞單元僅與鄰近的細(xì)胞相耦合從而易于在超大規(guī)模集成電路中實(shí)現(xiàn)。細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超混沌系統(tǒng)作為一種靈活而有效的高維動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，多媒體數(shù)據(jù)存在安全隱患的問題，提供一種基于混沌分割的多擴(kuò)散圖像加密解密方法。

基于混沌分割的多擴(kuò)散圖像加密解密方法，包括圖像加密過(guò)程和圖像解密過(guò)程，所述加密過(guò)程和解密過(guò)程由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

用戶加密密鑰為：細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)初值和迭代次數(shù)，混沌密鑰矩陣的控制參數(shù)ku₁，ku₂，混沌控制矩陣的控制參數(shù)ku₃，ku₄，混沌控制表的控制參數(shù)ku₅，混沌交換表的控制參數(shù)ku₆，混沌動(dòng)態(tài)擴(kuò)散密鑰流的控制參數(shù)ku₇，ku₈，動(dòng)態(tài)加密控制參數(shù)ku₉；

加密過(guò)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(tǒng)生成偽隨機(jī)序列S，并將所述偽隨機(jī)序列S進(jìn)行數(shù)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(jī)序列S中元素的數(shù)值按下式方法映射為大于等于1，小于等于M之間的整數(shù)，構(gòu)成整數(shù)隨機(jī)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(shù)隨機(jī)序列fs中數(shù)值相等的重復(fù)數(shù)據(jù)，并從前至后截?cái)啾Ａ羟癕/2個(gè)數(shù)據(jù)，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(fù)元素的函數(shù)；

步驟四、對(duì)步驟一所述原始圖像Image進(jìn)行混沌圖像分割，獲得圖像塊img1和圖像塊 img2，