一种基于Chen系统和细胞自动机的数字图像加密方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
一种基于Chen系统和细胞自动机的数字图像加密方法
本专利技术属于数字图像机密
，主要涉及数字多媒体信息领域中的信息保护、信息安全技术以及加密技术，具体涉及到一套基于Chen系统和细胞自动机的数字图像机密方法。技术背景现有的数字图像加密中，大都采用1997年由美国科学家Fridrich提出的置乱扩散框架。科研人员基于这种框架已经提出了一系列的加密算法。在这类加密算法中，每一轮加密都包含两个主要步骤，即置乱阶段和扩散阶段。在置乱阶段中，首先将待加密的明文看成一个二维矩阵。矩阵中的每一个元素的位置为当前矩阵的横坐标和纵坐标，每一个元素的值为其像素点的值。置乱阶段的主要做用是根据随机序列发生器产生的映射规则对矩阵的横纵坐标进行加密，即置乱阶段改变的是像素点的位置。在扩散阶段，加密系统线性的改变每一个像素点的值。这种加密方法通常需要多轮加密才能够达到安全状态。往往耗时较长，效率较低。对于图像加密算法来说，实时性和安全性往往是两个重点内容。对于实时性来说，往往需要加密算法具有轻量级的特点，即通过快速的较少轮数的加密，可以使数字图像转换成安全的密文图像。对于安全性来...
【技术保护点】
一种基于Chen系统和细胞自动机的数字图像加密方法，其特征在于，定义细胞自动机：
【技术特征摘要】
1.一种基于Chen系统和细胞自动机的数字图像加密方法，其特征在于，定义细胞自动机：其中n为该集合的元素个数；细胞自动机CA在t时刻的状态，即CAt，由其n个元素在t时刻的状态所决定；细胞自动机CA的下一个时刻t+1的状态，表示为CAt+1,由其n个元素在t+1时刻的状态决定，即其中每一个元素的下一个时刻的值都与其当前时刻的若干邻居的状态值相关；更新过程定义为：其中为更新算法，r为影响半径；在密码系统中，常用更新算法，即在公式(2)中r定义为1，且采用元素间的异或操作进行更新，即：即当前元素的下一个状态值等于它当前状态下前一个邻居的值异或后一个邻居的值；BMP格式的彩色图像包括R、G和B三个相对独立的色彩空间；加密过程中，使用Logisticmap、Chensystem作为随机序列发生器，Logisticmap定义为：xn+1＝rxn(1-xn)(4)当r∈[3.57,4]时，Logisticmap进入混沌状态；Chensystem定义为：当a＝35,b＝3,c∈[20,28.4]时Chen系统进入混沌状态。2.根据权利要求1所述的一种基于Chen系统和细胞自动机的数字图像加密方法，其特征在于，第一步：利用Logisticmap输入前三个秘钥key1,key2,key3生成三个随机的实数序列rla,gla,bla，其长度为N*N，其中N为图像的高和宽；将三个序列rla,gla,bla进一步量化成范围在[0,255]的整数随机序列qrla,qgla,qbla.第二步：计算每一个随机序列的更新次数；计算公式为：其中total_rtotal_gtotal_b分别为三个色彩空间的像素值总和；第三步：利用Logisticmap计算对应3个色彩空间的3个随机位置(rx,ry),(gx,gy),(bx,by),其值分别为：rx＝log_ran(0),ry＝log_ran(1),gx＝log_ran(2),gy＝log_ran(3),bx＝log_ran(4),by＝log_ran(5),其中log_ran为由logisitcmap迭代产生的随机序列并且将其元素量化到值域[0,N-1]；第四步：由第三步产生的随机位置对明文像素点重新排序；对于R色彩空间，重新排序后的明文R’，以原始图像R中的(rx,ry)为第一个像素点，顺序访问像素点，并以(rx,ry-1)为R’的最后一个像素点；对于G色彩空间，重新排序后的明文G’，以原始图像G中的(gx,gy)为第一个像素点，顺序访问像素点，并以(gx,gy-1)位G’的最后一个像素点；对于B色彩空间，重新排序后的明文B’，以原始图像B中的(bx,by)为第一个像素点，顺序访问像素点，并以(bx,by-1)为B’的最后一个像素点；第五步：对第一步中得到的三个随机序列qrla,qgla,qbla进行更新，三个序列对应的更新次数，由第二步得到的roundr,roundg,roundb决定；第六步：对重排后的R’G’B’三个色彩空间的像素点转换成1维序列，并进行加密操作；扩散如公式为：
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，朱志良，于海，赵玉丽，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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