[發明專利]基于新型二維復合混沌映射與SHA-256的圖像加密方法和裝置

有效

• 申請號: 202111021085.8
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113538203B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 唐加能;陳錦源;張烽;倪暉;黃婷婷;鄭超英;湯盈慧
• 申請（專利權）人: 華僑大學;福建毫米電子有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06F21/62;G06F21/60
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

1.一種基于新型二維復合混沌映射與SHA-256的圖像加密方法，其特征在于，包括：

步驟10、獲取待加密圖像，利用SHA-256哈希函數計算所述待加密圖像的哈希值作為密鑰，并存儲為矩陣K；

步驟20、基于所述矩陣K生成初始參數；

步驟30、將所述初始參數代入一個新型二維復合混沌映射2D-LSC，得到混沌序列Y₁和Y₂，所述新型二維復合混沌映射2D-LSC將Logistic映射和Sine映射的輸出與變化常量結合，然后執行余弦變換來產生輸出；

步驟40、將所述待加密圖像變換得到一維矩陣Z，基于所述混沌序列Y₁對所述一維矩陣Z進行排序置亂，得到置亂后的矩陣Z₁，然后利用混沌序列Y₂對置亂矩陣Z₁進行擴散處理，得到加密矩陣Z₂；

步驟50、對所述加密矩陣Z₂進行二次擴散操作，得到二次加密矩陣Z₃；

步驟60、將二次加密矩陣Z₃重構為二維矩陣，得到加密圖像；

所述步驟20具體為：

基于所述矩陣K的前二十個子塊[k₁,k₂,…,k₂₀]，根據下式計算2D-LSC的控制參數α、β與γ，和迭代初始值x₁與y₁：

基于所述矩陣K的其余子塊[k₂₁,k₂₂,…,k₃₂]，根據下式計算得到用于二次擴散的初始值e₁與參數e₂：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟10具體為：

獲取大小為M×N的待加密圖像，利用哈希函數SHA-256對所述待加密圖像進行哈希計算得到64位十六進制的哈希值，將64位十六進制哈希值分成32塊，即每塊包含兩個十六進制數，則得到32個范圍在[0,255]的整數，將其保存為矩陣K，即K＝[k₁,k₂,…,k₃₁,k₃₂]，作為密鑰，其中，M,N均為正整數。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟30中，所述新型二維復合混沌映射2D-LSC的數學模型具體為：

其中α、β、γ均為控制參數，且α∈[-1,1]、β∈[-1,1]、γ∈[-1,1]；x_i以及y_i為2D-LSC的迭代變量，當α∈[0,0.4)∪(0.4,1]、β＝-0.9、γ＝0.9時，2D-LSC具有混沌行為；當α＝0.9、β∈[-1,1]、γ＝0.9時，2D-LSC具有超混沌行為；當α＝0.9、β＝-0.9、γ∈[-1,1]時，2D-LSC具有超混沌行為；

所述步驟30中，將所述初始參數代入一個新型二維復合混沌映射2D-LSC，得到混沌序列Y₁和Y₂，具體為：基于各所述混沌映射的參數α,β,γ和迭代初始值x₁,y₁，迭代所述新型二維復合混沌映射M×N+e₂次，得到兩個混沌序列X以及Y，然后分別舍棄序列X以及Y的前e₂+2項，修正為長度M×N的混沌序列，并根據下式將2個所述混沌序列映射到0至255范圍內的整數，得到混沌序列Y₁及Y₂：