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[發(fā)明專利]一種基于級(jí)聯(lián)混沌技術(shù)的視頻圖像加密方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 202011130858.1 申請(qǐng)日: 2020-10-21
公開(kāi)(公告)號(hào): CN112511899B 公開(kāi)(公告)日: 2022-05-24
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 袁方;金元;李玉霞 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 山東科技大學(xué)
主分類號(hào): H04N21/4408 分類號(hào): 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(wù)所(普通合伙) 33303 代理人: 雷仕榮
地址: 266590 山東*** 國(guó)省代碼: 山東;37
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 級(jí)聯(lián) 混沌 技術(shù) 視頻 圖像 加密 方法
【說(shuō)明書(shū)】:

發(fā)明涉及一種基于級(jí)聯(lián)混沌技術(shù)的視頻圖像加密方法。包括密鑰空間的構(gòu)建加密過(guò)程和解密過(guò)程,包括:首先,構(gòu)建了一個(gè)級(jí)聯(lián)混沌映射,使用此映射產(chǎn)生加解密所需的密鑰空間;然后,直接讀取計(jì)算機(jī)磁盤中已有的視頻文件,或者調(diào)用攝像頭采集視頻圖像,獲取其每一幀的圖像序列,對(duì)每一幀原圖像進(jìn)行壓縮,得到圖像的數(shù)據(jù)信息,并進(jìn)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(shù)據(jù)流。本發(fā)明對(duì)視頻圖像加密具有較好的實(shí)用性,改善了現(xiàn)有混沌加密方法Lyapunov指數(shù)小,導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)初值敏感性不高;混沌映射區(qū)間小,導(dǎo)致密鑰空間小,序列安全性低等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于文件加密技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種基于級(jí)聯(lián)混沌技術(shù)的視頻圖像加密方法,用以解決傳統(tǒng)混沌加密方法安全性低的問(wèn)題。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字圖像、視頻和音頻的應(yīng)用也越來(lái)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(guó)防科技,小到衣食住行,因此,對(duì)信息安全的相應(yīng)要求也越來(lái)越迫切。然而傳統(tǒng)的加密算法安全性低、效率低、易于破解,已無(wú)法滿足信息安全日益增長(zhǎng)的需求。新的加密算法應(yīng)滿足安全性高,抗破解能力強(qiáng)等要求。近些年來(lái),對(duì)混沌的研究在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用,也被用于加密領(lǐng)域。其主要原因是混沌信號(hào)具有不可預(yù)測(cè)性和非周期性的特征,增加了加密數(shù)據(jù)的混淆和擴(kuò)散。為了解密基于混沌的加密數(shù)據(jù),需要知道加密中使用的混沌系統(tǒng)、所有參數(shù)及其使用順序,以及混沌系統(tǒng)的初始值。如果發(fā)生任何錯(cuò)誤,將不可能解密加密的數(shù)據(jù)。因其良好的偽隨機(jī)性以及對(duì)初始條件的敏感性等特點(diǎn),混沌的研究在加密領(lǐng)域變得更加流行。

大多數(shù)基于混沌映射的加密系統(tǒng)使用的都是單混沌映射,雖然操作簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),但是缺點(diǎn)也很明顯:Lyapunov指數(shù)小,導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)初值敏感性不高;混沌映射區(qū)間小,導(dǎo)致密鑰空間小,序列安全性降低。為此,在已提出的級(jí)聯(lián)混沌系統(tǒng)的理論之上(請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn):王光義,袁方.級(jí)聯(lián)混沌及其動(dòng)力學(xué)特性研究[J].物理學(xué)報(bào),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(tǒng)的Logistic映射與改進(jìn)后的一維平方映射相結(jié)合,構(gòu)建了一種新的級(jí)聯(lián)混沌映射,通過(guò)對(duì)級(jí)聯(lián)前后系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析,研究了級(jí)聯(lián)對(duì)動(dòng)力學(xué)性能的改善,并以此級(jí)聯(lián)混沌映射設(shè)計(jì)了一種新的視頻圖像加密算法,增大了密鑰空間和偽隨機(jī)性,增強(qiáng)了破譯加密圖像的難度,提高了圖像信號(hào)的安全性。

故,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,實(shí)有必要提出一種技術(shù)方案以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有混沌加密方法的不足,提供了一種基于級(jí)聯(lián)混沌映射技術(shù)的圖像加密方法,以解決傳統(tǒng)混沌加密方法Lyapunov指數(shù)小,導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)初值敏感性不高;混沌映射區(qū)間小,導(dǎo)致密鑰空間小,序列安全性降低等問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的總體技術(shù)思路為:本發(fā)明分為構(gòu)建密鑰空間過(guò)程,加密過(guò)程和解密過(guò)程。首先,構(gòu)建了一個(gè)級(jí)聯(lián)混沌映射,使用此映射產(chǎn)生加解密所需的密鑰空間。然后,通過(guò)將計(jì)算機(jī)中的圖像文件輸入到matlab中,得到圖像文件的數(shù)據(jù)信息,并進(jìn)行加解密,獲取加解密前后圖像文件的時(shí)域圖和頻域圖。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

步驟S1、利用級(jí)聯(lián)混沌映射構(gòu)建密鑰空間;

步驟S2、直接讀取計(jì)算機(jī)磁盤中已有的視頻文件,或者調(diào)用攝像頭采集視頻圖像,獲取其每一幀的圖像序列,對(duì)原圖像進(jìn)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(duì)圖像按通道進(jìn)行分解,獲取R、G、B三個(gè)通道的分量,分別記為RYM×M、GYM×M、BYM×M

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