一种图像加密、解密方法、设备及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术实施例公开了一种图像加密方法，该方法包括：设置初始密钥；利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；利用上述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到加密后的密文图像。本发明专利技术实施例同时还公开了一种图像解密方法，以及图像加密、解密设备和计算机可读存储介质。

【技术实现步骤摘要】
一种图像加密、解密方法、设备及计算机可读存储介质
本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像加密、解密方法、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
在一个确定性系统中，存在着貌似随机的不规则运动，其行为表现为不确定性、不可重复和不可预测性，这就是混沌现象。通常将表现有混沌现象的非线性动力系统称为混沌系统，由于该系统具有良好的伪随机特性、轨道的不可预测性、对初始状态及控制参数的敏感性等一系列特性，使得该系统能够产生大量的、互不相关的、具有伪随机性的混沌序列，因此利用混沌系统生成的混沌序列对图像等数据进行加密具有较高的应用价值。目前基于混沌系统的图像加密方法主要集中在对高维混沌系统(即三维或三维以上的混沌系统)的研究。典型的高维混沌系统，例如，复数域混沌系统，由于该系统主要是将实混沌系统由实数域扩展到复数域而得到的，即复状态变量可展开成实部分量和虚部分量，因此，相比于相同结构的实混沌系统，复数域混沌系统具有更多的状态变量维度。更高维度的复数域混沌系统虽然能够增强图像的安全性，但是，由于混沌系统的维度与图像加密的级数成正比，混沌系统的维度越高，图像加密方法就越复杂，完成图像加密所耗费的时长也就越长。因此，基于复数域混沌系统的图像加密方法，具有图像加密方法复杂、加密耗时较长的缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例期望提供一种图像加密、解密方法、设备及计算机可读存储介质，该方法旨在减少图像加密过程及图像解密过程所耗费的时长。本专利技术的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种图像加密方法，所述方法包括：设置初始密钥；利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到所述加密后的密文图像。在上述方案中，在所述利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列之前，所述方法还包括：根据所述复数域混沌系统中复状态变量的实部分量与虚部分量之间的线性关系，对所述复数域混沌系统进行降维处理，得到所述混沌简化系统。在上述方案中，所述利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列，具体包括：将所述初始密钥作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行N次迭代运算，得到所述N次迭代运算后的迭代值；其中，N为预设值，且N≥0；将所述N次迭代运算后的迭代值作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行L次迭代运算，并将所述L次迭代运算的迭代值作为所述加密序列；其中，L为所述待加密明文图像的像素单元数目。在上述方案中，所述利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到所述加密后的密文图像，具体包括：利用所述M个加密序列中的任一加密序列对所述待加密明文图像进行像素置乱操作，得到所述像素置乱操作后的1级加密图像；利用未使用的M-m个加密序列中的任一加密序列对m级加密图像进行异或操作，得到所述异或操作后的m+1级加密图像；其中，m依次取值为1,2,3,…,M-1。第二方面，本专利技术实施例提供了一种图像解密方法，所述方法包括：获取在对待解密密文图像的明文图像进行加密时所使用的初始密钥、混沌简化系统以及迭代策略；利用所述混沌简化系统将所述初始密钥按照所述迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；利用所述M个加密序列对所述待解密密文图像进行解密，得到所述解密后的明文图像。在上述方案中，所述利用所述混沌简化系统将所述初始密钥按照所述迭代策略生成M个加密序列，具体包括：将所述初始密钥作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行N次迭代运算，得到所述N次迭代运算后的迭代值；其中，N为预设值，且N≥0；将所述N次迭代运算后的迭代值作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行L次迭代运算，并将所述L次迭代运算的迭代值作为所述加密序列；其中，L为所述待加密明文图像的像素单元数目。在上述方案中，所述利用所述M个加密序列对所述待解密密文图像进行解密，得到所述解密后的明文图像，具体包括：从所述M个加密序列中确定在获取所述明文图像的n+1级加密图像时所使用的加密序列；根据在获取所述明文图像的n+1级加密图像时所使用的加密序列对所述n+1级加密图像进行异或操作，得到所述异或操作后的n级加密图像；其中，n依次取值为M-1,M-2,…,3,2,1；根据在获取所述明文图像的1级加密图像时所使用的加密序列对所述1级加密图像进行像素反置乱操作，得到所述明文图像。第三方面，本专利技术实施例提供了一种图像加密装置，所述加密装置包括：密钥设置单元、第一混沌随机序列生成单元和图像加密单元；其中，所述设置单元，配置为设置初始密钥；所述第一混沌随机序列生成单元，配置为利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；所述图像加密单元，配置为利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到所述加密后的密文图像。在上述方案中，所述装置还包括：降维处理单元，所述降维处理单元，配置为根据所述复数域混沌系统中复状态变量的实部分量与虚部分量之间的线性关系，对所述复数域混沌系统进行降维处理，得到所述混沌简化系统。在上述方案中，所述第一混沌随机序列生成单元，具体配置为：将所述初始密钥作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行N次迭代运算，得到所述N次迭代运算后的迭代值；其中，N为预设值，且N≥0；将所述N次迭代运算后的迭代值作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行L次迭代运算，并将所述L次迭代运算的迭代值作为所述加密序列；其中，L为所述待加密明文图像的像素单元数目。在上述方案中，所述图像加密单元，具体配置为：利用所述M个加密序列中的任一加密序列对所述待加密明文图像进行像素置乱操作，得到所述像素置乱操作后的1级加密图像；利用未使用的M-m个加密序列中的任一加密序列对m级加密图像进行异或操作，得到所述异或操作后的m+1级加密图像；其中，m依次取值为1,2,3,…,M-1。第四方面，本专利技术实施例提供了一种图像解密装置，所述装置包括：参数获取单元、第二混沌随机序列生成单元和图像解密单元；其中，所述参数获取单元，配置为获取在对待解密密文图像的明文图像进行加密时所使用的初始密钥、混沌简化系统以及迭代策略；所述第二混沌随机序列生成单元，配置为利用所述混沌简化系统将所述初始密钥按照所述迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；所述图像解密单元，配置为利用所述M个加密序列对所述待解密密文图像进行解密，得到所述解密后的明文图像。在上述方案中，所述第二混沌随机序列生成单元，具体配置为：将所述初始密钥作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行N次迭代运算，得到所述N次迭代运算后的迭代值；其中，N为预设值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像加密方法，其特征在于，所述方法包括：设置初始密钥；利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到所述加密后的密文图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像加密方法，其特征在于，所述方法包括：设置初始密钥；利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到所述加密后的密文图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列之前，所述方法还包括：根据所述复数域混沌系统中复状态变量的实部分量与虚部分量之间的线性关系，对所述复数域混沌系统进行降维处理，得到所述混沌简化系统。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列，具体包括：将所述初始密钥作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行N次迭代运算，得到所述N次迭代运算后的迭代值；其中，N为预设值，且N≥0；将所述N次迭代运算后的迭代值作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行L次迭代运算，并将所述L次迭代运算的迭代值作为所述加密序列；其中，L为所述待加密明文图像的像素单元数目。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得到所述加密后的密文图像，具体包括：利用所述M个加密序列中的任一加密序列对所述待加密明文图像进行像素置乱操作，得到所述像素置乱操作后的1级加密图像；利用未使用的M-m个加密序列中的任一加密序列对m级加密图像进行异或操作，得到所述异或操作后的m+1级加密图像；m依次取值为1,2,3,…,M-1。5.一种图像解密方法，其特征在于，所述方法包括：获取在对待解密密文图像的明文图像进行加密时所使用的初始密钥、混沌简化系统以及迭代策略；利用所述混沌简化系统将所述初始密钥按照所述迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；利用所述M个加密序列对所述待解密密文图像进行解密，得到所述解密后的明文图像。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述混沌简化系统将所述初始密钥按照所述迭代策略生成M个加密序列，具体包括：将所述初始密钥作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行N次迭代运算，得到所述N次迭代运算后的迭代值；其中，N为预设值，且N≥0；将所述N次迭代运算后的迭代值作为所述混沌简化系统的初始值，对所述混沌简化系统进行L次迭代运算，并将所述L次迭代运算的迭代值作为所述加密序列；其中，L为所述待加密明文图像的像素单元数目。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述M个加密序列对所述待解密密文图像进行解密，得到所述解密后的明文图像，具体包括：从所述M个加密序列中确定在获取所述明文图像的n+1级加密图像时所使用的加密序列；根据在获取所述明文图像的n+1级加密图像时所使用的加密序列对所述n+1级加密图像进行异或操作，得到所述异或操作后的n级加密图像；其中，n依次取值为M-1,M-2,…,3,2,1；根据在获取所述明文图像的1级加密图像时所使用的加密序列对所述1级加密图像进行像素反置乱操作，得到所述明文图像。8.一种图像加密装置，其特征在于，所述加密装置包括：密钥设置单元、第一混沌随机序列生成单元和图像加密单元；其中，所述设置单元，配置为设置初始密钥；所述第一混沌随机序列生成单元，配置为利用预设的混沌简化系统将所述初始密钥按照预设的迭代策略生成M个加密序列；其中，所述混沌简化系统是在对复数域混沌系统进行降维处理后所得到的状态方程；M为所述混沌简化系统的状态变量数目；所述图像加密单元，配置为利用所述M个加密序列对待加密明文图像进行加密，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：师东海，
申请(专利权)人：深圳市中兴微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44