一种图像加密的方法、装置、设备以及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种图像加密的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，包括：将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中；对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数；利用所述预选混沌系统对所述低频子带系数进行置乱；将置乱后的低频子带系数和所述高频子带系数进行L层小波逆变换，得到大小为M×N的重构图像；对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像。本发明专利技术所提供的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，可在利用高维混沌系统对图像加密时，提高加密效率。

A Method, Device, Equipment and Storage Media for Image Encryption

The invention discloses an image encryption method, device, device and computer readable storage medium, which includes: converting the original image to be encrypted into a two-dimensional array H of M*N, then inputting it into a pre-selected chaotic system with initial keys and initial parameters; performing L-level wavelet decomposition of the original image, and obtaining a low-frequency subband system of several different wavelet subband coefficients. Number and high frequency sub-band coefficients; scrambling the low frequency sub-band coefficients using the pre-selected chaotic system; L-layer inverse wavelet transform the scrambled low frequency sub-band coefficients and the high frequency sub-band coefficients to obtain the reconstructed image with the size of M*N; image diffusion is carried out on the reconstructed image to obtain the target encrypted image of the original image. The method, device, device and computer readable storage medium provided by the invention can improve the encryption efficiency when image is encrypted by using high-dimensional chaotic system.

【技术实现步骤摘要】
一种图像加密的方法、装置、设备以及存储介质
本专利技术涉及加密
，特别是涉及一种图像加密的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
技术介绍
随着数字多媒体应用的快速发展和多媒体图像使用率的提高，数字信息传播的安全性十分重要，因为数字图像的传输在许多应用中是必需的，例如因特网通信、多媒体系统、医疗成像，远程医疗，军事通信，大规模石油化工等行业。在过去几十年中，混沌系统因其具有伪随机性和对初始值的高度敏感性符合加密系统的特性，被越来越多地应用于保密通信和图像加密等系统中，但是随着计算机计算能力的提高，只使用低维的混沌模型的加密方案，很容易被破解。于是很多学者使用二维或更高维的混沌系统来对图像进行加密。但在对高分辨率的图像进行加密时，由于包含大量的浮点运算导致算法效率较低。综上所述可以看出，如何在对高分辨率的图像进行加密时，提高图像加密效率是目前有待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种图像加密的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，以解决现有技术中在利用高维混沌系统对图像进行加密时，包含大量浮点导致算法效率较低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像加密的方法，包括：将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中；对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数；利用所述预选混沌系统对所述低频子带系数进行置乱；将置乱后的低频子带系数和所述高频子带系数进行L层小波逆变换，得到大小为M×N的重构图像；对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像。优选地，所述将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中包括：将三维Logistic混沌系统的初始密钥x0,y0,z0以及初始参数α,β,γ输入至所述三维Logistic混沌系统；将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至所述三维Logistic混沌系统。优选地，所述将三维Logistic混沌系统的初始密钥x0,y0,z0以及初始参数α,β,γ输入至所述三维Logistic混沌系统包括：利用MD5为所述原始图像生成一个唯一的32位的16进制的哈希值，得到所述原始图像的MD5值；根据所述原始图层的MD5值进行初始密钥的迭代计算，生成所述三维Logistic混沌系统的中间密钥，并将所述中间密钥输入至所述三维Logistic混沌系统。优选地，所述对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数包括：对所述原始图层进行L级小波分解，得到3L+1个不同小波子带的系数矩阵ML×ML，从而得到不同小波子带的系数矩阵的低频子带系数和高频子带系数。优选地，所述对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像包括：利用改进后的重力模型对所述重构图像进行图像扩散，从而得到所述原始图像的目标加密图像；其中，G为重力系数，x,y,z为粒子P的坐标，m(x,y,z)为粒子P的质量，mij(i,j)为所述原始图像中像素点(i,j)位置的质量；z≠0；m(x,y,z)和mij(i,j)均大于0；m(x,y,z)＝|x3-2y2+3z3|；mij(i,j)＝18i2+j3+5。本专利技术还提供了一种图像加密的装置，包括：输入模块，用于将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中；分解模块，用于对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数；置乱模块，用于利用所述预选混沌系统对所述低频子带系数进行置乱；逆变换模块，用于将置乱后的低频子带系数和所述高频子带系数进行L层小波逆变换，得到大小为M×N的重构图像；扩散模块，用于对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像。优选地，所述输入模块具体用于：将三维Logistic混沌系统的初始密钥x0,y0,z0以及初始参数α,β,γ输入至所述三维Logistic混沌系统；将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至所述三维Logistic混沌系统。优选地，所述置乱模块具体用于：对所述原始图层进行L级小波分解，得到3L+1个不同小波子带的系数矩阵ML×ML，从而得到不同小波子带的系数矩阵的低频子带系数和高频子带系数。本专利技术还提供了一种图像加密的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种图像加密的方法的步骤。存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种图像加密的方法的步骤。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种图像加密的方法的步骤。本专利技术所提供的图像加密的方法，使用小波变换对所述原始图像进行分解，得到多个不同的小波子带系数。利用预选的混沌系数对所述小波子带系数中的低频子带系数进置乱。对置乱后的低频子带系数和所述高频子带系数进行L层小波逆变换，得到与所述原始图像大小相同的重构图像。对所述重构图像进行扩散得到所述原始图像的目标加密图像。由于所述原始图像的大部分信息都集中于低频部分；因此本专利技术仅仅利用预设的混沌系统对所述多个不同小波子系数中的低频子带系数进行加密，便可以达到对所述原始图像的加密效果，而且提高了算法效率。相对应的，本专利技术所提供的图像加密的装置、设备以及计算机可读存储介质均具有上述有益效果。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的图像加密的方法的第一种具体实施例的流程图；图2为本专利技术所提供的图像加密的方法的第二种具体实施例的流程图；图3为本专利技术实施例所提供的一种图像加密的装置的结构框图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种图像加密的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，提高了图像加密的效率。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术所提供的图像加密的方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：步骤S101：将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中；本实施例所提供的图像加密的方法所采用的测试平台为Intel(R)Core(TM)i5CPU，主频2.67GHz，内存为8.0GB，操作系统为Win7。在本实施例中所述预选混沌系统可以为二维Logistic混沌系统、三维Logistic混沌系统等。步骤S102：对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数；步骤S103：利用所述预选混沌系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像加密的方法，其特征在于，包括：将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中；对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数；利用所述预选混沌系统对所述低频子带系数进行置乱；将置乱后的低频子带系数和所述高频子带系数进行L层小波逆变换，得到大小为M×N的重构图像；对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像加密的方法，其特征在于，包括：将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中；对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数；利用所述预选混沌系统对所述低频子带系数进行置乱；将置乱后的低频子带系数和所述高频子带系数进行L层小波逆变换，得到大小为M×N的重构图像；对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至已设置初始密钥和初始参数的预选混沌系统中包括：将三维Logistic混沌系统的初始密钥x0,y0,z0以及初始参数α,β,γ输入至所述三维Logistic混沌系统；将待加密的原始图像转换为M×N的二维数组H后，输入至所述三维Logistic混沌系统。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将三维Logistic混沌系统的初始密钥x0,y0,z0以及初始参数α,β,γ输入至所述三维Logistic混沌系统包括：利用MD5为所述原始图像生成一个唯一的32位的16进制的哈希值，得到所述原始图像的MD5值；根据所述原始图层的MD5值进行初始密钥的迭代计算，生成所述三维Logistic混沌系统的中间密钥，并将所述中间密钥输入至所述三维Logistic混沌系统。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述原始图像进行L级的小波分解，得到多个不同小波子带系数中的低频子带系数和高频子带系数包括：对所述原始图层进行L级小波分解，得到3L+1个不同小波子带的系数矩阵ML×ML，从而得到不同小波子带的系数矩阵的低频子带系数和高频子带系数。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述重构图像进行图像扩散，得到所述原始图像的目标加密图像包括：利用改进后的重力模型对所述重构图像进行...

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