[發明專利]基于三維置亂模型和混沌的圖像加密方法

有效

• 申請號: 201810938123.8
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109241755B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張曉強;王雪松;程玉虎
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于三維置亂模型和混沌的圖像加密方法，屬于信息加密領域。目前，多媒體通信技術的快速發展，如何保護圖像內容的安全引起了工業界和學術界的共同關注。本發明提出一種基于三維置亂模型和混沌的圖像加密方法。受魔方游戲的啟發，在定義行置亂，列置亂和位面置亂的基礎上，建立了圖像的三維置亂模型。首先，利用三維置亂模型對原始圖像進行像素置亂；然后，利用混沌，對置亂結果進行異或（exclusive OR，XOR）運算，產生加密圖像。實驗表明：該算法加密效果良好，密鑰空間大，密鑰敏感性強，安全性高，高效。

技術領域

本發明涉及一種信息加密技術，特別是涉及一種圖像加密方法。

背景技術

在軍事系統、電子政務、金融系統以及日常生活等領域，每天都會產生大量的圖像。為保護這些圖像信息內容不被竊取，圖像加密技術引起了學術界和工業界的廣泛關注。研究者已提出多種圖像加密方法。然而，這些方法有的已被破譯，有的安全性弱，有的效率低等問題，難以令人滿意。

受魔方游戲的啟發，在定義行置亂，列置亂和位面置亂的基礎上，建立了圖像的三維置亂模型。為提高圖像加密的安全性和效率，保證圖像的安全高效傳輸，利用混沌理論和三維置亂模型，設計了一種基于三維置亂模型和混沌的圖像加密方法。該方法利用了三維置亂模型良好的置亂效果，以及混沌良好的隨機性和復雜性，有效地保護了圖像網絡傳輸和存儲的安全性。

發明內容

本發明的目的：針對現有圖像加密方法安全性弱或加密效率低等問題，提出一種基于三維置亂模型和混沌的圖像加密方法。

本發明的技術方案：為實現上述發明目的，采用的技術方案為基于三維置亂模型和混沌的圖像加密方法，令發送方為Alice，接收方為Bob，Alice的加密步驟詳述如下：

步驟1：混沌序列產生：令原始圖像I，其大小為m×n；隨機選取分段線性混沌映射（Piece-Wise Linear Chaotic Map，PWLCM）的初始值z₀¹和參數p¹；Alice迭代該映射m次，可獲得一個混沌序列Z¹={ z_i¹}_m，并計算：

r_i¹=mod(floor(z_i¹×10¹⁶), m)， （1）

其中，z_i¹∈Z¹，R¹={r_i¹}_m，floor( )是取整函數；類似地，她隨機選取另外一個PWLCM映射的初始值z₀²和參數p²，迭代該映射n次，可獲得一個混沌序列Z²={ z_i²}_n，并計算：