[發明專利]一種圖像加密方法、系統和解密方法、系統

有效

• 申請號: 201810990774.1
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109214199B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 段新濤;秦貝貝;王艷梅;劉行兵;岳冬利;謝自梅
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06N7/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 符亞飛

本發明提供一種圖像加密方法、系統和解密方法、系統，圖像加密方法包括：獲取待加密圖像；對待加密圖像進行位平面分解，對分解后的各位平面進行異或計算，并將計算結果合成，得到初步加密圖像；采用四維超混沌Chen系統動力學方程對所述初步加密圖像進行加密，得到最終加密圖像。本發明提供的技術方案，在采用四維超混沌Chen系統動力學方程對置待加密的圖像進行加密之前，先對待加密圖像進行基于位平面的異或計算，從而增加對圖像加密的復雜程度，解決現有技術中由于對圖像加密手段單一而造成的圖像安全性差的問題。

技術領域

本發明屬于信息安全技術領域，具體涉及一種圖像加密方法、系統和解密方法、系統。

背景技術

圖像作為一種比較常用的信息載體，在龐大的數字網絡中有非常重要的作用。圖像在網絡中通常以數字的形式傳輸，這些以數字化形式存在于網絡上圖像可以被快捷地復制、修改、刪除和添加，不僅容易導致惡意破壞，還容易被盜取，泄漏用戶的保密信息。隨著互聯網與多媒體的迅速發展，數字圖像安全引起了人們的高度重視，也已成為國際學術界研究的一個熱點。圖像加密的主要作用是保證圖像的安全性。安全性是指將圖像經過加密技術形成加密文件，只有知道密碼的一方才可讀取圖像要所表達的信息。

關于圖像加密的研究，最早可以追根溯源到經典的文本加密體制和經典的密碼理論，目的就是為了隱藏圖像，防止企圖不良的人從盜取圖像中的信息。接收者需要采用特定的技巧方法對加密的圖像解密，才能夠得到原圖像的信息。

圖像加密技術可分為兩類，分別為壓縮加密技術和空域加密技術。

壓縮圖像加密技術基于某種壓縮格式或壓縮技術進行加密，如JPEG、算術編碼、小波壓縮技術等。壓縮圖像加密技術又可分為經典方法和現代方法兩大類。運用經典方法進行加密的圖像，解密后其質量有一定的下降，這對識別圖像中所包含的信息造成了一定的損失，只適用于圖像加密效果要求不高的場合。現代方法相比于經典方法，在相同的比特率下，解密后的圖像質量有顯著改進；在解密后圖像質量相同條件下，現代方法的壓縮比甚至是經典方法的幾倍至幾十倍。但是現代方法的算法復雜度大，對計算機的軟件和硬件要求都比較高，目前還不能被大規模的推廣使用。

空域圖像加密技術是在未壓縮的圖像上進行加密，其特征是將圖像看作二維數據進行操作。空域圖像加密技術中比較典型的是離散混沌加密技術。隨著超混沌系統研究熱潮的掀起，到目前為止，很多空域圖像加密技術是基于各類超混沌系統的加密算法。根據超混沌維度，可分為低維超混沌系統和高維超混沌系統。由于低維超混沌系統安全性較低，易破解，且高維超混沌系統由于有著復雜的動力學方程，比低維超混沌系統的加密效果有明顯的提升，所以一般采用高維超混沌系統進行數字圖像加密。

只采用超混沌算法對圖像進行加密，雖然一定程度上提高了圖像的安全性，但是由于加密手段比較單一，依然存在安全性較差的問題，并存在被破解的風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種圖像加密方法，用于解決現有技術中在對圖像進行加密時，由于對圖像加密手段單一而導致加圖像安全性較差的問題。本發明還提供了一種加密圖像解密方法，用于對根據上述圖像加密方法得到的加密圖像進行解密。相應的，本發明還提供了一種圖像加密系統和加密圖像解密系統。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種圖像加密方法，包括如下步驟：

(1)獲取待加密圖像；

(2)對待加密圖像進行位平面分解，對分解后的各位平面進行異或計算，并將計算結果合成，得到初步加密圖像；

(3)采用四維超混沌Chen系統動力學方程對所述初步加密圖像進行加密，得到最終加密圖像。