[發(fā)明專利]一種具有多動態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時空混沌的圖像加密方法

有效

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• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112887507B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 王興元;楊靜靜
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H04N1/44
• 分類號: H04N1/44;H04L9/00;H04L9/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發(fā)明提供一種具有多動態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時空混沌的圖像加密方法，包括建立正弦多動態(tài)多耦合映射晶格模型；將明文圖像A分為紅色明文圖像PR，綠色明文圖像PG和藍色明文圖像PB；將三種顏色的明文圖像PB分別帶入SHA?512算法中，得到秘鑰KR，KG，KB；采用建立的正弦多動態(tài)多耦合映射晶格模型進行迭代，迭代次數(shù)為MN+10，獲取得到三種顏色明文圖像的擴散序列對得到的三種顏色明文圖像的擴散序列進行加密處理，獲取圖像RC、GC和BC；采用秘鑰KR，KG，KB生成隨機排序索引GGG將得到的圖像RC、GC和BC進行隨機混合，得到隨機混合索引GGG1；將隨機混合索引GGG1分為三個圖像，并作為R、G、B分量分配給密文圖像CC，得到最終的密文圖像CC。

技術領域

本發(fā)明涉及通信、密碼學、信息技術領域，具體而言，尤其涉及一種具有多動態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時空混沌的圖像加密方法。

背景技術

隨著大數(shù)據(jù)和云計算技術的逐漸成熟，人們已經(jīng)習慣于在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸和保存各種數(shù)據(jù)信息。隨著數(shù)據(jù)的增加，如何防止數(shù)據(jù)被黑客竊取并提高信息的安全性已成為當前的熱點問題。因此，密碼學的研究在信息安全中更為重要。數(shù)字圖像是重要的信息傳輸載體之一。越來越多的學者提出了不同的圖像加密方案，例如替換盒，約瑟夫斯遍歷，哈希函數(shù)，DNA序列操作，布爾網(wǎng)絡和混沌。混沌系統(tǒng)具有對初始值敏感，不可預測，全局穩(wěn)定性好和數(shù)據(jù)統(tǒng)計良好的特點。因此，基于混沌系統(tǒng)特征的圖像加密已成為信息安全領域的研究熱點之一。另外，時空混沌系統(tǒng)比低維混沌系統(tǒng)具有更大的密鑰，參數(shù)空間和更復雜的動態(tài)行為。基于時空系統(tǒng)的圖像加密逐漸受到人們的青睞。

Kaneko首先提出了耦合地圖格(CML)模型。因為模型在時間和空間維度上都具有復雜的動態(tài)行為。然后，對時空混亂進行了不斷的研究。經(jīng)典的時空混沌系統(tǒng)主要包括全局非局部可折疊映射格(GNCML)，交叉折疊映射格(CCML)，雙向耦合邏輯映射格(TCML)，隨機連接的發(fā)現(xiàn)。偶數(shù)映射晶格(RCML)，非相鄰耦合映射晶格(NCML)和多重耦合映射晶格(MCML)。

近年來，研究人員提出了許多出色的圖像加密方案。經(jīng)典的圖像加密方案分為兩個階段：擴散和替換。排列方法包括Arnold映射，循環(huán)移位，排序和約瑟夫斯遍歷。由于Arnold和Baker映射必須依賴于相關矩陣的參數(shù)，因此導致安全性降低。同時，盡管排序和約瑟夫的排列是安全的，但它需要很高的時間復雜度。一些研究者提議將置亂和擴散合并為一個階段。實驗表明，該方案具有較高的安全性和復雜性。然而，為了獲得更好的擴散效果，通常必須對整個圖像進行至少兩次加密，這導致了較高的時間復雜度。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的現(xiàn)有的時空混沌系統(tǒng)時空行為的相關動力學差，晶格之間能量擴散效率低，沒有突出的密碼特性，在圖像加密領域沒有得到很好的應用等技術問題，而提供一種具有多動態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時空混沌的圖像加密方法。

本發(fā)明采用的技術手段如下：

一種具有多動態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時空混沌的圖像加密方法，包括如下步驟：

S1、建立正弦多動態(tài)多耦合映射晶格模型；

S2、將大小為M×N×3，秘鑰為KR，KG，KB的明文圖像A分為三個圖像，分別為紅色明文圖像PR，綠色明文圖像PG和藍色明文圖像PB；

S3、將紅色明文圖像PR，綠色明文圖像PG和藍色明文圖像PB分別帶入SHA-512算法中，得到秘鑰KR，KG，KB；

S4、采用建立的所述正弦多動態(tài)多耦合映射晶格模型進行迭代，迭代次數(shù)為MN+10，獲取得到紅色明文圖像的擴散序列RY、RKX、RL以及綠色明文圖像的擴散序列GY、GKX、GL以及藍色明文圖像的擴散序列BY、 BKX、BL

S5、對得到的三種顏色明文圖像的擴散序列進行加密處理，獲取圖像RC、 GC和BC；