[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于混沌映射和混沌S盒代換的圖像加密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110372256.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112906043B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐加能;陳錦源;湯盈慧;黃誠(chéng)惕;黃婷婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F21/60
• 分類(lèi)號(hào): G06F21/60;G06F21/62;G06T1/00
• 代理公司: 泉州市文華專(zhuān)利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

本發(fā)明提供了圖像加密技術(shù)領(lǐng)域的一種基于混沌映射和混沌S盒代換的圖像加密方法，包括：步驟S10、獲取彩色圖像文件并進(jìn)行哈希計(jì)算得到哈希值，基于哈希值計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)；步驟S20、基于哈希值生成四維超混沌映射的四個(gè)初始值，進(jìn)而得到四組混沌偽隨機(jī)序列；步驟S30、基于混沌偽隨機(jī)序列以及系統(tǒng)參數(shù)提取序列W_z，利用序列W_z以及使用AES算法的S盒生成混沌S盒；步驟S40、對(duì)彩色圖像文件進(jìn)行Arno l d置亂得到置亂圖像，利用混沌S盒對(duì)置亂圖像進(jìn)行字節(jié)代換得到代換圖像；步驟S50、利用混沌偽隨機(jī)序列以及系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)代換圖像中RGB的三個(gè)分量進(jìn)行圖像擴(kuò)散加密得到三個(gè)密文數(shù)據(jù)，基于各密文數(shù)據(jù)得到加密圖像。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：極大的提升了圖像加密的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，特別指一種基于混沌映射和混沌S盒代換的圖像加密方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像的傳播和影響范圍不斷延伸，每天都有大量的數(shù)字圖像在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸、共享以及存儲(chǔ)。如何確保涉及如軍事、金融、政治、醫(yī)療等敏感信息的數(shù)字圖像在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程的安全性，一直是信息安全中的熱門(mén)研究?jī)?nèi)容，保護(hù)數(shù)字圖像最直接的方式就是進(jìn)行加密。但由于數(shù)字圖像不同于文本信息，具有相關(guān)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大、冗余度高等特點(diǎn)，用于文本加密的RSA、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)加密(DES)、高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)、國(guó)際數(shù)據(jù)加密算法(IDEA)等加密算法不適合數(shù)字圖像的加密，使得數(shù)字圖像在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中存在極大的安全隱患。

因此，如何提供一種基于混沌映射和混沌S盒代換的圖像加密方法，實(shí)現(xiàn)提升圖像加密的安全性，成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種基于混沌映射和混沌S盒代換的圖像加密方法，實(shí)現(xiàn)提升圖像加密的安全性。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于混沌映射和混沌S盒代換的圖像加密方法，包括如下步驟：

步驟S10、獲取彩色圖像文件，對(duì)所述彩色圖像文件進(jìn)行哈希計(jì)算得到哈希值作為系統(tǒng)密鑰，基于所述哈希值計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)P；

步驟S20、基于所述哈希值生成四維超混沌映射的四個(gè)初始值，基于各所述初始值得到四組混沌偽隨機(jī)序列；

步驟S30、基于所述混沌偽隨機(jī)序列以及系統(tǒng)參數(shù)P提取長(zhǎng)度為256的序列W_z，并利用所述序列W_z以及使用AES算法的S盒生成混沌S盒；

步驟S40、對(duì)所述彩色圖像文件進(jìn)行Arnold置亂得到置亂圖像I_s，利用所述混沌S盒對(duì)置亂圖像I_s進(jìn)行字節(jié)代換得到代換圖像I_su；

步驟S50、利用所述混沌偽隨機(jī)序列以及系統(tǒng)參數(shù)P，對(duì)所述代換圖像I_su中RGB的三個(gè)分量進(jìn)行圖像擴(kuò)散加密得到三個(gè)密文數(shù)據(jù)，基于各所述密文數(shù)據(jù)得到加密圖像I_enc。

進(jìn)一步地，所述步驟S10具體為：

獲取大小為m×n的RGB格式的彩色明文圖像文件，利用哈希函數(shù)SHA-256對(duì)所述彩色明文圖像文件進(jìn)行哈希計(jì)算得到256位的哈希值，將所述哈希值進(jìn)行32等分并存儲(chǔ)為矩陣K，對(duì)所述矩陣K求和得到系統(tǒng)參數(shù)P：

P＝sum(K(1:32))。

進(jìn)一步地，所述步驟S20具體包括：

步驟S21、將所述哈希值均分為8個(gè)子哈希值K(1:4)、K(5:8)、K(9:12)、K(13:16)、K(17:20)、K(21:24)、K(25:28)以及K(29:32)；