基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法技术

一种基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法，属于信息加密领域。目前，多媒体通信技术的快速发展，如何保护图像内容的安全引起了工业界和学术界的共同关注。本发明专利技术提出一种基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法。受魔方游戏的启发，在定义行置乱，列置乱和位面置乱的基础上，建立了图像的三维置乱模型。首先，利用三维置乱模型对原始图像进行像素置乱；然后，利用混沌，对置乱结果进行异或（exclusive OR，XOR）运算，产生加密图像。实验表明：该算法加密效果良好，密钥空间大，密钥敏感性强，安全性高，高效。

【技术实现步骤摘要】
基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法
本专利技术涉及一种信息加密技术，特别是涉及一种图像加密方法。
技术介绍
在军事系统、电子政务、金融系统以及日常生活等领域，每天都会产生大量的图像。为保护这些图像信息内容不被窃取，图像加密技术引起了学术界和工业界的广泛关注。研究者已提出多种图像加密方法。然而，这些方法有的已被破译，有的安全性弱，有的效率低等问题，难以令人满意。受魔方游戏的启发，在定义行置乱，列置乱和位面置乱的基础上，建立了图像的三维置乱模型。为提高图像加密的安全性和效率，保证图像的安全高效传输，利用混沌理论和三维置乱模型，设计了一种基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法。该方法利用了三维置乱模型良好的置乱效果，以及混沌良好的随机性和复杂性，有效地保护了图像网络传输和存储的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的：针对现有图像加密方法安全性弱或加密效率低等问题，提出一种基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法。本专利技术的技术方案：为实现上述专利技术目的，采用的技术方案为基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法，令发送方为Alice，接收方为Bob，Alice的加密步骤详述如下：步骤1：混沌序列产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法，其特征在于，加密过程包括如下步骤：步骤1：混沌序列产生：令原始图像I，其大小为m×n；随机选取分段线性混沌映射（Piece‑Wise Linear Chaotic Map，PWLCM）的初始值z01和参数p1；Alice迭代该映射m次，可获得一个混沌序列Z1={ zi1}m，并计算：ri1=mod(floor(zi1×1016), m)，  （1）其中，zi1∈Z1，R1={ri1}m，floor( )是取整函数；类似地，她随机选取另外一个PWLCM映射的初始值z02和参数p2，迭代该映射n次，可获得一个混沌序列Z2={ zi2}n，并计算：ri2=m...

【技术特征摘要】
1.基于三维置乱模型和混沌的图像加密方法，其特征在于，加密过程包括如下步骤：步骤1：混沌序列产生：令原始图像I，其大小为m×n；随机选取分段线性混沌映射（Piece-WiseLinearChaoticMap，PWLCM）的初始值z01和参数p1；Alice迭代该映射m次，可获得一个混沌序列Z1={zi1}m，并计算：ri1=mod(floor(zi1×1016),m)，（1）其中，zi1∈Z1，R1={ri1}m，floor()是取整函数；类似地，她随机选取另外一个PWLCM映射的初始值z02和参数p2，迭代该映射n次，可获得一个混沌序列Z2={zi2}n，并计算：ri2=mod(floor(zi2×1016),n)，（2）其中，zi2∈Z2，R2={ri2}n；步骤2：混沌矩阵产生：随机选取二维Logistic映射的初始值x0,y0和控制参数r1,r2,s1,s2，Alice迭代该映射m×n次，可得2个混沌序列X={xi}mn和Y={yi}mn，并计算：ci1=mod(floor(xi×1016),8)，（3）ci2=mod(floor(yi×1016),256)，（4）其中，xi∈X，yi∈Y；依据元素位置，Alice将混沌序列{ci1}mn转换成一个大小为m×n的混沌矩阵C1；类似地，她也将混沌序列{ci2}mn转换成一个大小为m×n的混沌矩阵C2；步骤3：三维置乱模型置乱：Alice利用混沌序列R1，对原始图像I执行行置乱，可得置乱结果Ir；Alice利用混沌序列R2，对Ir执行列置乱，可得置乱结果Ic；Alice利用混沌序列C1，对Ic执行位面置乱，可得置乱结果Ie；步骤4：图像扩散：利用混沌矩阵C2，对Ie进行图像扩散操作，可得加密...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓强，王雪松，程玉虎，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32