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[發明專利]一種基于級聯混沌技術的視頻圖像加密方法有效

專利信息
申請號: 202011130858.1 申請日: 2020-10-21
公開(公告)號: CN112511899B 公開(公告)日: 2022-05-24
發明(設計)人: 袁方;金元;李玉霞 申請(專利權)人: 山東科技大學
主分類號: H04N21/4408 分類號: H04N21/4408;H04N21/4405;H04L9/00;H04L9/08;G06F21/60;G06F21/62
代理公司: 杭州昱呈專利代理事務所(普通合伙) 33303 代理人: 雷仕榮
地址: 266590 山東*** 國省代碼: 山東;37
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 級聯 混沌 技術 視頻 圖像 加密 方法
【說明書】:

發明涉及一種基于級聯混沌技術的視頻圖像加密方法。包括密鑰空間的構建加密過程和解密過程,包括:首先,構建了一個級聯混沌映射,使用此映射產生加解密所需的密鑰空間;然后,直接讀取計算機磁盤中已有的視頻文件,或者調用攝像頭采集視頻圖像,獲取其每一幀的圖像序列,對每一幀原圖像進行壓縮,得到圖像的數據信息,并進行加解密,獲取加解密前后的彩色圖像及R、G、B分量,即可得到最終加解密前后的視頻數據流。本發明對視頻圖像加密具有較好的實用性,改善了現有混沌加密方法Lyapunov指數小,導致系統對初值敏感性不高;混沌映射區間小,導致密鑰空間小,序列安全性低等問題。

技術領域

本發明屬于文件加密技術領域,涉及一種基于級聯混沌技術的視頻圖像加密方法,用以解決傳統混沌加密方法安全性低的問題。

背景技術

隨著互聯網技術的發展,數字圖像、視頻和音頻的應用也越來越廣泛,圖像、音頻和視頻所承載的信息涵蓋了生活中的方方面面,大到國防科技,小到衣食住行,因此,對信息安全的相應要求也越來越迫切。然而傳統的加密算法安全性低、效率低、易于破解,已無法滿足信息安全日益增長的需求。新的加密算法應滿足安全性高,抗破解能力強等要求。近些年來,對混沌的研究在許多領域得到了應用,也被用于加密領域。其主要原因是混沌信號具有不可預測性和非周期性的特征,增加了加密數據的混淆和擴散。為了解密基于混沌的加密數據,需要知道加密中使用的混沌系統、所有參數及其使用順序,以及混沌系統的初始值。如果發生任何錯誤,將不可能解密加密的數據。因其良好的偽隨機性以及對初始條件的敏感性等特點,混沌的研究在加密領域變得更加流行。

大多數基于混沌映射的加密系統使用的都是單混沌映射,雖然操作簡單,易于實現,但是缺點也很明顯:Lyapunov指數小,導致系統對初值敏感性不高;混沌映射區間小,導致密鑰空間小,序列安全性降低。為此,在已提出的級聯混沌系統的理論之上(請參見文獻:王光義,袁方.級聯混沌及其動力學特性研究[J].物理學報,2013,62(2);Yuan F,Deng Y,Li Y X,et al.A cascading method for constructing new discrete chaotic systemswith better randomness[J].Chaos,2019,29(5):053120.),將傳統的Logistic映射與改進后的一維平方映射相結合,構建了一種新的級聯混沌映射,通過對級聯前后系統的動力學分析,研究了級聯對動力學性能的改善,并以此級聯混沌映射設計了一種新的視頻圖像加密算法,增大了密鑰空間和偽隨機性,增強了破譯加密圖像的難度,提高了圖像信號的安全性。

故,針對現有技術的缺陷,實有必要提出一種技術方案以解決現有技術存在的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有混沌加密方法的不足,提供了一種基于級聯混沌映射技術的圖像加密方法,以解決傳統混沌加密方法Lyapunov指數小,導致系統對初值敏感性不高;混沌映射區間小,導致密鑰空間小,序列安全性降低等問題。

實現本發明目的的總體技術思路為:本發明分為構建密鑰空間過程,加密過程和解密過程。首先,構建了一個級聯混沌映射,使用此映射產生加解密所需的密鑰空間。然后,通過將計算機中的圖像文件輸入到matlab中,得到圖像文件的數據信息,并進行加解密,獲取加解密前后圖像文件的時域圖和頻域圖。

為了解決現有技術存在的技術問題,本發明的技術方案如下:

步驟S1、利用級聯混沌映射構建密鑰空間;

步驟S2、直接讀取計算機磁盤中已有的視頻文件,或者調用攝像頭采集視頻圖像,獲取其每一幀的圖像序列,對原圖像進行壓縮,得到大小為M×M的圖像,記為明文序列YM×M。視頻圖像的加密需要對圖像按通道進行分解,獲取R、G、B三個通道的分量,分別記為RYM×M、GYM×M、BYM×M

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