[發明專利]一種矩形圖像三維加密方法

在審

• 申請號: 201811257252.7
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109922224A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 黃峰;雷芳芳
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N13/194
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種矩形圖像三維加密方法，屬于信息安全領域。首先，設計一種能加密矩形圖像的新二維映射，包括對圖像拉伸和折疊操作；根據拉伸方向不同，分為映射一和映射二。接著，將矩形圖像像素值轉換成二進制數，再將該數值均勻分為8個部分，原圖被分解為8個圖像，然后平鋪并連接為一個原圖8倍大的新圖像。最后，用新二維映射對新圖像進行位置置亂，最終，再折疊成與原矩形圖像大小一致的密圖。加密過程同時改變圖像像素值和像素位置。密鑰設計為映射一、映射二的映射次數，加密密鑰與解密密鑰一致。實驗結果表明，加密方法具有較高的安全性和實時性，能抵抗各種明文攻擊、統計攻擊等。

技術領域

本發明涉及一種矩形圖像三維加密方法，屬于信息安全領域。

背景技術

智能手機日益普及，拍照技術也快速發展，高清圖像不僅可以輕松獲得，還可能隨意在網上進行傳播。飛速傳播的網絡，帶來了嚴重的安全問題。一些公眾人物的隱私圖片遭到泄漏，造成嚴重負面影響。對普通人而言，如何保護個人隱私圖像安全，也是十分的重要問題。

圖像和文本信息不同，相鄰的像素間具有明顯的相關性。比如海洋、藍天、物體等，相鄰區域的像素值十分接近。在加密時，如果直接采用文本加密技術進行加密，可能會造成安全隱患。

為了破壞這種相關性，圖像加密首先需要隨機改變、置亂像素的位置。其次，為了抵御明文攻擊，還要同時改變像素值的大小。目前比較流行的加密方法包括一些基于Bakermap、Cat map等經典二維映射的加密算法，存在一些難以克服的問題，如原圖像必須是正方形，只能置亂圖像像素位置、不能改變圖像的像素值等。另一方面，加密密鑰的密鑰空間也受到一定限制。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種矩形圖像三維加密方法。加密對象擴展到更為常見的矩形圖像，且能同時置亂矩形圖像像素位置、改變圖像像素值，具有密鑰空間大，安全性較高等特點。

首先設計一個能加密矩形圖像的新二維映射：針對寬為M、高為N(M>N)的矩形圖，逐一將列像素插入到對應行的相鄰像素之間，如一種情況(對應下文映射一)是將第一列像素插入到第一行相鄰像素之間，第二列像素插入到第二行相鄰像素之間等；一種情況(對應下文映射二)是把最后一列的像素插入到第一行相鄰像素之間等；若該列像素已全部插入，仍將對應行的剩余像素依序排列；重復上述過程，原圖可轉換為長M×N的像素行。最后再按原圖大小(寬M、高N)進行折疊，轉換為密圖。

映射公式如下：

若圖像大小為N×M，其中M>N，A(i,j),i＝0,1,…,N-1,j＝0,1,…,M-1為原圖，B(i,j),i＝0,1,…,N-1,j＝0,1,…,M-1為密圖，L(k),k＝0,1,…,N×M-1為長度為N×M的像素行。

映射一公式為：

若i>j有L[(M+N)×j-j²+2(i-j)-1]＝A(i,j)，

若i≤j，(1)當j>N-1時有：L[(M+N)×i-i²+j+N-2i-1]＝A(i,j)。

(2)當j≤N-1時有：L[(M+N)×i-i²+2(j-i)]＝A(i,j)。

映射二公式為：

若i>j有L[(M+N)×j-j²+2(i-j)-1]＝A(i,M-1-j)，

若i≤j，(1)當j>N-1時有：L[(M+N)×i-i²+j+N-2i-1]＝A(i,M-1-j)。

(2)當j≤N-1時有：L[(M+N)×i-i²+2(j-i)]＝A(i,M-1-j)。