[發(fā)明專利]基于新型二維復(fù)合混沌映射與SHA-256的圖像加密方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111021085.8
• 申請(qǐng)日: 2021-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113538203B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐加能;陳錦源;張烽;倪暉;黃婷婷;鄭超英;湯盈慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué);福建毫米電子有限公司
• 主分類號(hào): G06T1/00
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明提供一種基于新型二維復(fù)合混沌映射與SHA?256的圖像加密方法，包括：對(duì)待加密圖像使用SHA?256哈希函數(shù)計(jì)算哈希值作為系統(tǒng)輸入密鑰，利用哈希計(jì)算單向不可逆的特點(diǎn)，將明文圖像信息與整個(gè)圖像加密過(guò)程緊密聯(lián)系起來(lái)，擴(kuò)大了算法密鑰空間，能有效抵御攻擊者的暴力攻擊。將哈希值進(jìn)行分塊以及運(yùn)算獲得復(fù)合混沌系統(tǒng)迭代的初始參數(shù)，帶入復(fù)合混沌系統(tǒng)迭代并處理生成混沌序列，再將待加密圖像變換為一維矩陣，基于混沌序列對(duì)原始圖像進(jìn)行排序置亂，再基于混沌序列對(duì)矩陣進(jìn)行一次擴(kuò)散處理，得到加密矩陣，對(duì)加密矩陣再通過(guò)密鑰生成的參數(shù)進(jìn)行二次擴(kuò)散處理得到二次加密矩陣，最后進(jìn)行重構(gòu)得到加密圖像。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了提升圖像加密的安全性，同時(shí)降低執(zhí)行成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像加密技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于新型二維復(fù)合混沌映射與SHA-256的圖像加密方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)與多媒體應(yīng)用的飛速發(fā)展，數(shù)字圖像信息作為一種直觀的信息表達(dá)形式，廣泛應(yīng)用于當(dāng)今人類的社會(huì)生活以及社會(huì)活動(dòng)中。互聯(lián)網(wǎng)中每天都有大量的圖像被傳輸、共享和存儲(chǔ)，而互聯(lián)網(wǎng)由于其本身的特性決定了它并不是一種安全傳輸信息的方式，如何確保一些包含如個(gè)人隱私、商業(yè)、醫(yī)療、政治以及軍事等敏感信息的數(shù)字圖像在傳輸與儲(chǔ)存的安全性一直是信息安全的一個(gè)熱門研究方向。對(duì)涉及敏感信息的數(shù)字圖像進(jìn)行保護(hù)的直接方式就是對(duì)其進(jìn)行加密，但是由于數(shù)字圖像信息具有數(shù)據(jù)量大，相關(guān)性強(qiáng)等特性，一些適合文本信息加密傳統(tǒng)的加密算法，如DES算法和RSA算法不適合對(duì)數(shù)字圖像信息進(jìn)行加密。圖像在空間域中通常用像素位置和像素值這兩種信息來(lái)進(jìn)行描述，所以圖像加密算法主要圍繞置亂和擴(kuò)散兩部分設(shè)計(jì)，由于混沌系統(tǒng)具有非周期性、不可預(yù)測(cè)性、偽隨機(jī)性以及初值敏感性等優(yōu)點(diǎn)，十分適合用于圖像加密領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的一維混沌映射存在映射分布不均勻的缺點(diǎn)，導(dǎo)致基于一維混沌映射的圖像加密算法的加密效果不好，并且還存在密鑰空間小的問(wèn)題，使得算法不能有效抵抗暴力攻擊；雖然高維混沌映射具有復(fù)雜的混沌行為并且難以預(yù)測(cè)，但是會(huì)導(dǎo)致算法具有很高的執(zhí)行成本，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力要求比較高。同時(shí)，一個(gè)好的圖像加密方法還需要具有抵抗明文攻擊的能力。現(xiàn)有技術(shù)中的圖像加密算法不能同時(shí)滿足加密安全性和執(zhí)行成本低兩方面的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種基于新型二維復(fù)合混沌映射與SHA-256的圖像加密方法和裝置，實(shí)現(xiàn)提升圖像加密的安全性，降低執(zhí)行成本。

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于新型二維復(fù)合混沌映射與SHA-256的圖像加密方法，包括：

步驟10、獲取待加密圖像，利用SHA-256哈希函數(shù)計(jì)算所述待加密圖像的哈希值作為密鑰，并存儲(chǔ)為矩陣K；

步驟20、基于所述矩陣K生成初始參數(shù)；

步驟30、將所述初始參數(shù)代入一個(gè)新型二維復(fù)合混沌映射2D-LSC，得到混沌序列Y₁和Y₂，所述新型二維復(fù)合混沌映射2D-LSC將Logistic映射和Sine映射的輸出與變化常量結(jié)合，然后執(zhí)行余弦變換來(lái)產(chǎn)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(duì)所述一維矩陣Z進(jìn)行排序置亂，得到置亂后的矩陣Z₁，然后利用混沌序列Y₂對(duì)置亂矩陣Z₁進(jìn)行擴(kuò)散處理，得到加密矩陣Z₂；

步驟50、對(duì)所述加密矩陣Z₂進(jìn)行二次擴(kuò)散操作，得到二次加密矩陣Z_3；

步驟60、將二次加密矩陣Z₃重構(gòu)為二維矩陣，得到加密圖像。

進(jìn)一步地，所述步驟10具體為：