一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法，包括步骤对明文图像进行分块；求出混沌系统的混沌参数和迭代次数；将图像位置以块为单位整体置乱；对于每一块明文图像，对块内的像素点进行位置置乱；采用logistic映射生成混沌序列，将图像的像素值替换。与现有技术相比，本发明专利技术极大的提升了图像加密的安全性，能够有效抵抗统计特征分析、抵抗明文或者密文攻击、抗差分攻击，同时具有优良的可逆性，保证解密后的图像与初始明文的一致性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法。
技术介绍
网络技术不断发展同时也带来了信息传播形式的多样化，其中数字图像信息由于其自身所具有的生动直观，形象丰富的优点，受到用户的广泛喜爱。但与此同时，由于互联网络的开放性，也导致了信息泄露事件层出不穷。如何保证私有或者共享数据的安全性，成为信息安全领域研究的热门问题。混沌是一种看似随机的不规则运动现象，其表现形式可以概括为非线性确定性系统中具有的一种内在随机性。从科学角度来看，混沌的主要特点表现在其的不可预测性。Shannon曾经提出了关于密码学设计的中心思想：扩散和混乱。而混沌系统自身所具有的特性极大的满足了扩散和混乱的基本原则：1.遍历性：在限定的范围内，混沌轨道上的点可以无限靠近，从而导致了对初始条件预测的几乎不可能性。2.混合性：混沌系统的输出类似于白噪声，这一特性源自混沌系统的折叠、局部扩展、压缩以及其轨道的不规则性。指数的发散性：二维平面上任意接近的两点随着迭代的进行会指数性发散。对初始条件的敏感性：初始条件的任何微小变化，经过混沌系统的迭代都会被不断进行放大，直接导致所产生的结果发生巨大的改变。这就恰如著名的“蝴蝶效应”，其完美的解释了混沌系统的初值敏感性。3.根据以上特点，混沌系统被广泛应用于图像加密中，各种加密算法也被研究者提出和公开。混沌系统不仅具有初值敏感、非周期性、非收敛性、伪随机性等良好的密码学特性，又能够迅速生成大量的适应于构造图像加密算法的混沌序列。张国基提出的基于混沌系统的置乱和替换加密算法，在替换阶段引入了密文反馈机制，该机制通过控制混沌系统的迭代次数来实现对密文的影响，但是该方案可以运用特殊的选择密文策略来进行破解，从而导致算法存在安全隐患。朱丛旭等利用二维和三维的猫映射相结合，进行位置置乱和像素值替换，解决了混沌系统不能抵御相空间重构攻击的特点，但是猫映射的周期性问题无法得到有效避免。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提出一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法，该方法满足了加密图像的密钥明文相关性、抗统计分析、抗明文(密文)攻击特点，加密过程简单易于实现，解密后图像与明文保持一致。本专利技术的技术方案是这样的：一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法，包括步骤S1：对明文图像进行分块，分块数量根据明文产生的密钥决定；S2：求出混沌系统的混沌参数和迭代次数；S3：将所述混沌参数和迭代次数代入Kent混沌映射生成混沌序列，对序列进行升序或降序排列，记录顺序序列各值在初始序列的下标位置产生标记序列，利用标记序列对分块后的图像重新排列组合，从而使得图像位置以块为单位整体置乱；S4：对于每一块明文图像，求出混沌系统的混沌参数和迭代次数并代入Kent混沌映射生成混沌序列，对混沌序列进行升序或降序排列，生成新的下标序列，利用下标序列对块内的像素点进行位置置乱；S5：将位置置乱后的像素矩阵转化为一维序列，设定logistic混沌系统的非线性强度参数和两个logistic混沌系统的初始值，利用logistic混沌映射将所述一维序列生成两个与像素个数一致的混沌序列M和N，将混沌序列M转化为值域在[0，255]之间的序列T，将混沌序列N中的序列值进行升序或降序排列，生成新的标记下标位置的序列Y，通过序列Y来确定序列T中的值与每一个像素点的像素值进行异或运算，完成图像加密。进一步地，步骤S1中若明文图像的大小为a×b，则明文图像分为j×k块，其中，分块大小的计算公式为进一步地，步骤S2中混沌参数S的计算公式为s＝(a+b+sum/(a*b))/(a*a+b*b)，混沌系统的迭代次数c的计算公式为c＝mod(a*a+b*b,a+b)+2a+b。进一步地，步骤S5包括步骤：S51：将混沌序列M＝{m1,m2,m3…ma*b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法，其特征在于，包括步骤S1：对明文图像进行分块，分块数量根据明文产生的密钥决定；S2：求出混沌系统的混沌参数和迭代次数；S3：将所述混沌参数和迭代次数代入Kent混沌映射生成混沌序列，对序列进行升序或降序排列，记录顺序序列各值在初始序列的下标位置产生标记序列，利用标记序列对分块后的图像重新排列组合，从而使得图像位置以块为单位整体置乱；S4：对于每一块明文图像，求出混沌系统的混沌参数和迭代次数并代入Kent混沌映射生成混沌序列，对混沌序列进行升序或降序排列，生成新的下标序列，利用下标序列对块内的像素点进行位置置乱；S5：将位置置乱后的像素矩阵转化为一维序列，设定logistic混沌系统的非线性强度参数和两个logistic混沌系统的初始值，利用logistic混沌映射将所述一维序列生成两个与像素个数一致的混沌序列M和N，将混沌序列M转化为值域在[0，255]之间的序列T，将混沌序列N中的序列值进行升序或降序排列，生成新的标记下标位置的序列Y，通过序列Y来确定序列T中的值与每一个像素点的像素值进行异或运算，完成图像加密。

【技术特征摘要】
1.一种基于双混沌系统和分块的图像加密方法，其特征在于，包括步骤S1：对明文图像进行分块，分块数量根据明文产生的密钥决定；S2：求出混沌系统的混沌参数和迭代次数；S3：将所述混沌参数和迭代次数代入Kent混沌映射生成混沌序列，对序列进行升序或降序排列，记录顺序序列各值在初始序列的下标位置产生标记序列，利用标记序列对分块后的图像重新排列组合，从而使得图像位置以块为单位整体置乱；S4：对于每一块明文图像，求出混沌系统的混沌参数和迭代次数并代入Kent混沌映射生成混沌序列，对混沌序列进行升序或降序排列，生成新的下标序列，利用下标序列对块内的像素点进行位置置乱；S5：将位置置乱后的像素矩阵转化为一维序列，设定logistic混沌系统的非线性强度参数和两个logistic混沌系统的初始值，利用logistic混沌映射将所述一维序列生成两个与像素个数一致的混沌序列M和N，将混沌序列M转化为值域在[0，255...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国波，朱柳，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44