[發(fā)明專利]基于超混沌與雙隨機相位編碼的彩色圖像加密方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN111047495B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳寶文;程東升;黃慧青
• 申請（專利權）人: 深圳信息職業(yè)技術學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 趙雪佳

本發(fā)明提供一種基于超混沌與雙隨機相位編碼的彩色圖像加密方法及系統(tǒng)，屬于圖像加密技術領域。本發(fā)明彩色圖像加密方法包括如下步驟：對原始彩色圖像的分量進行像素位置的置亂；利用超混沌系統(tǒng)產生的混沌序列對置亂后的各分量進行混沌與擴散；利用雙隨機相位編碼對混沌與擴散后的各分量進行編碼，得到彩色密圖。本發(fā)明還提供一種實現所述彩色圖像加密方法的系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果為：提升了混沌數字圖像加密安的安全性和效率。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像加密技術，尤其涉及一種基于超混沌與雙隨機相位編碼的彩色圖像加密方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著網絡的快速發(fā)展，人們的經濟生活越來越依賴網絡，因此網絡安全近年來變得越來越重要。數據通信在本質上已經很大程度上變成了網絡，大量的便攜設備(如智能手機和平板電腦)都嵌入了圖像處理功能。同時，通信渠道，如互聯網和無線網絡，這些技術雖然給我們的生活帶來了極大的便利，但也給隱私帶來了新的挑戰(zhàn)。為了應對這一挑戰(zhàn)，需要對涉及國家安全、商業(yè)利益和個人隱私等的信息進行加密保護,特別是在傳輸過程中。混沌圖像加密方法是保護數字圖像的主要方法，它們利用混沌系統(tǒng)產生的混沌序列對明文圖像進行像素位置置亂與像素值擴散，從而得密文圖像。

混沌的拓撲傳遞與混迭特性類似于密碼的擴散與混淆特性，因此，基于混沌理論的圖像加密算法總體上具有較好的安全性，但隨著解密技術的進步，混沌加密技術的不足之處也慢慢顯現出來。首先，基于低維混沌系統(tǒng)的加密技術的密鑰過于簡單容易被非法獲得者破解，特別是對于一維混沌系統(tǒng)。其次，對于高維混沌系統(tǒng)而言，雖然密鑰空間變大了，但維數越高對應的混沌序列的產生所花時間也越長，從而影響了圖像加解密的效率，特別是當頻繁產生混沌序列的時候。因此，混沌加密技術很有必要與其它加密技術相結合，從而增加加密技術的安全性。。

發(fā)明內容

為解決現有技術中的問題，本發(fā)明提供一種基于超混沌與雙隨機相位編碼的彩色圖像加密方法，還提供一種實現所述彩色圖像加密方法的系統(tǒng)。

本發(fā)明基于超混沌與雙隨機相位編碼的彩色圖像加密方法包括如下步驟：

S1：對原始彩色圖像的R,G,B分量進行像素位置的置亂；

S2：利用超混沌系統(tǒng)產生的混沌序列對置亂后的各分量進行混沌與擴散；

S3：利用雙隨機相位編碼對混沌與擴散后的各分量進行編碼，得到彩色密圖。

本發(fā)明作進一步改進，步驟S1中，采用Arnold變換對原始彩色圖像的R,G,B分量進行像素位置的置亂，置亂次數為1次以上。

本發(fā)明作進一步改進，待加密的原始彩色圖像I,其高度和寬度分別為M,N，I₁,I₂,I₃分別為原始彩色圖像I的R,G,B分量，分別對I₁,I₂,I₃進行Arnold變換，即把原始彩色圖像的各個像素點位置按下列公式進行移動，

其中，a,b為控制參數，每進行一次Arnold變換，就相當于對原始彩色圖像進行了一次置亂，最后得到置亂后的分量矩陣S₁,S₂,S₃。

本發(fā)明作進一步改進，所述Arnold變換的次數為10次。

本發(fā)明作進一步改進，步驟S2中，所述混沌與擴散方法為：

S21：利用四維超混沌系統(tǒng)獲取四個長度為定值的實值混沌序列X、Y、Z、H；