[發明專利]一種基于多動態耦合系數分段耦合映射格的隱私圖像加密方法

有效

• 申請號: 202110241807.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112887508B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 王興元;楊靜靜;王赫
• 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

本發明提供一種基于多動態耦合系數分段耦合映射格的隱私圖像加密方法，包括耦合映射晶格采用分段耦合模式，增加耦合系數動態e，建立時空混沌系統模型；將大小為M×N的明文圖像IR帶入SHA?512算法中，得到400位的秘鑰K；基于明文圖像IR提取私有信息，得到非私有信息AIR、BIR以及私有信息CIR，并記錄標記位置；采用建立的所述時空混沌系統模型進行迭代，迭代次數為M×N/8，獲取得到擴散序列B、KX、KS；利用得到的所述擴散序列分別對非私有信息AIR、BIR以及私有信息CIR進行預置亂；分別對所述非私有信息AIR、BIR以及私有信息CIR進行加密處理，得到加密圖像IRA、IRB以及IRC；將擴散序列B轉換為一維數組并對擴散序列B進行排序，得到相應的置亂下標序列XYL，通過索引鏈將IRA、IRB以及IRC隨機混合到加密圖像CC中。

技術領域

本發明涉及通信、密碼學、信息技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于多動態耦合系數分段耦合映射格的隱私圖像加密方法。

背景技術

隨著通信技術和移動互聯網的發展，人們已經習慣于在互聯網上傳輸和共享信息。數字圖像作為重要的數據載體，已廣泛用于企業，個人信息，醫療和軍事領域。如何確保信息的安全傳輸并防止黑客竊取是一個緊急而迫切的挑戰。逐漸研究了各種通信安全機制來保護圖像信息的隱私性。其中，常用的方法主要包括圖像隱寫術和圖像加密。圖像隱寫術對秘密信息進行加密，可以將其轉換為類似于噪聲的數據。通過隱藏在普通通信中，秘密信息不會引起更多的關注。數字隱寫術使用圖像，視頻和音頻信號作為隱藏秘密比特流的覆蓋對象。圖像加密主要處理像素值和像素位置，以達到無法視覺識別原始圖像的目的。

混沌系統具有密碼學不可預測，非線性，對參數敏感和內部隨機性的特點。因此，結合不同混沌系統的不同圖像加密算法已成為研究熱點之一。這些方案已被證明具有較高的信息安全性。另外，時空混沌系統比低維混沌系統具有更大的參數空間，更復雜的動態行為和對初始參數的敏感性。因此時空混沌系統更適用于圖像加密領域。

目前存在的圖像加密方法，是對整張圖片加密。實際上，對于一張人臉圖像，感興趣的區域僅僅是人臉部分，背景部分顯得并不是很重要，若對整張圖片進行加密，會浪費大量的時間。Kaneko首先提出了耦合地圖格(CML)模型。由于模型在時間和空間維度上都具有復雜的動態行為。然后，可以進一步研究基于時空混沌的圖像加密算法。經典的時空混沌系統包括全局非局部可折疊映射格(GNCML)，單向耦合映射格，雙向耦合邏輯映射格(TCML)和交叉折疊映射格(CCML)。但是，單一靜態相鄰耦合模式無法減弱不同晶格的耦合相關性。一些學者提出了隨機連接的偶數映射格(RCML)，非相鄰的耦合映射格(NCML)和邏輯動態耦合邏輯映射格(LDCML)。但是，這些系統的耦合模式僅為單個相鄰耦合或不相鄰耦合。同時，耦合系數采用靜態耦合系數或單對數動態耦合系數。這些方面的局限性限制了時空混亂在實踐中的應用。

發明內容

根據上述提出的現有的時空混沌系統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，而提供一種基于多動態耦合系數分段耦合映射格的隱私圖像加密方法。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于多動態耦合系數分段耦合映射格的隱私圖像加密方法，包括如下步驟：

S1、耦合映射晶格采用分段耦合模式，增加耦合系數動態e，建立時空混沌系統模型；

S2、將大小為M×N的明文圖像IR帶入SHA-512算法中，得到400位的秘鑰K；

S3、基于所述明文圖像IR提取私有信息，得到非私有信息AIR、BIR以及私有信息CIR，并記錄標記位置；

S4、采用建立的所述時空混沌系統模型進行迭代，迭代次數為M×N/8，獲取得到擴散序列B、KX、KS；

S5、利用得到的所述擴散序列分別對非私有信息AIR、BIR以及私有信息CIR進行預置亂；