一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法、解密方法技术

本发明专利技术涉及一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法、解密方法，所述加密方法包括：获取待加密图像；根据随机数，生成行加密向量和列加密向量；根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像。本发明专利技术利用首位，步长生成的行加密向量和列加密向量，并实现密钥与图像矩阵的合并，特殊矩阵运算及打乱，以此分别对图像矩阵行和列进行加密，利用了矩阵运算的高效性，既保持了很低算法的时间复杂度，又提高了对大图像的加密质量，同时也能保证图像信息的安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法、解密方法


[0001]本专利技术涉及图像加密
，尤其涉及一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法、解密方法。

技术介绍

[0002]在信息化社会，信息安全尤为重要，图像中蕴含着大量的信息，在传输过程中，可能出现泄漏的隐患，而造成损失。因而，图像信息安全需要采取保护性的加密措施，并在接收端进行相应的解密措施，达到全方位保护信息安全的目的。
[0003]在传统图像加密领域中，经常使用AES和RES加密手段来对图像进行加密。而该技术往往需要S
‑
box和64轮迭代运算，该技术对文本信息有较好的加密效果，但是由于彩色图像具有更大的数据量和更多的像素信息，使用传统方法不仅费时，而且很难达到预期的加密要求。因此，如何高效且快速地进行图像的加密、解密是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供及一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法、解密方法，用以克服现有技术中难以高效省时地加密解密图像的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法，包括：
[0006]获取待加密图像；
[0007]根据随机数，生成行加密向量和列加密向量；
[0008]根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像。
[0009]进一步地，所述根据随机数，生成行加密向量和列加密向量，包括：
[0010]根据随机数，确定第一首位数和第一随机步长；
[0011]根据所述第一首位数、所述第一随机步长和预设的加密长度，提取预设整数集合中的整数，生成所述列加密向量和所述行加密向量。
[0012]进一步地，所述根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像，包括：
[0013]将所述行加密向量和所述待加密图像转换的数据矩阵的每一行的行数据相加，得到第一转换矩阵；
[0014]根据所述第一转换矩阵的第1行的行数据至所述第一转换矩阵的第i行的所有行数据之和，确定第二转换矩阵的第i行的行数据，生成所述第二转换矩阵，其中，i为整数；
[0015]将所述行加密向量化为正序后，将所述第二转换矩阵打乱后并转置，生成所述第三转换矩阵。
[0016]进一步地，所述根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像，包括：
[0017]将所述列加密向量和所述第三转换矩阵的数据矩阵的每一列的列数据相加，得到所述第四转换矩阵；
[0018]根据所述第四转换矩阵的第1行的行数据至所述第四转换矩阵的第i行的所有行数据之和，确定第五转换矩阵的第i行的行数据，生成所述第五转换矩阵；
[0019]将所述列加密向量化为正序后，将所述第五转换矩阵打乱后并转置，生成所述第六转换矩阵；
[0020]根据所述第六转换矩阵，生成所述加密图像。
[0021]本专利技术还提供了一种基于特殊矩阵运算的图像解密方法，包括：
[0022]获取加密图像，其中，所述加密图像根据如上所述的基于特殊矩阵运算的图像加密方法生成；
[0023]根据随机数，生成行解密向量和列解密向量；
[0024]根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述加密图像的行数据和列数据进行解密，生成解密图像。
[0025]进一步地，所述根据随机数，生成行解密向量和列解密向量，包括：
[0026]根据随机数，确定第二首位数和第二随机步长；
[0027]根据所述第二首位数、所述第二随机步长和预设的解密长度，提取预设整数集合中的整数，生成所述列解密向量和所述行解密向量。
[0028]进一步地，所述根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述加密图像的行数据和列数据进行解密，生成解密图像，包括：
[0029]将所述列解密向量化为正序后，将所述加密图像转置后的数据矩阵打乱，生成第七转换矩阵；
[0030]根据所述第七转换矩阵的第i行的行数据与所述第七转换矩阵的第i
‑
1行的所有行数据之差，确定第八转换矩阵的第i行的行数据，生成所述第八转换矩阵，其中，i为整数；
[0031]将所述第八转换矩阵的每一列的列数据都减去所述列解密向量，并进行转置，确定第九转换矩阵。
[0032]进一步地，所述根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述加密图像的行数据和列数据进行解密，生成解密图像，包括：
[0033]将所述行解密向量化为正序后，将所述第九转换矩阵转置后的数据矩阵打乱，生成第十转换矩阵；
[0034]根据所述第十转换矩阵的第i行的行数据与所述第七转换矩阵的第i
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1行的所有行数据之差，确定第十一转换矩阵的第i行的行数据，生成所述第十一转换矩阵，其中，i为整数；
[0035]将所述第十一转换矩阵的每一行的行数据都减去所述行解密向量，确定第十二转换矩阵；
[0036]根据所述第十二转换矩阵，生成所述解密图像。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：在加密方法中，首先，对待加密图像进行有效的获取；进而，分别利用行列首位，步长生成行加密向量和列加密向量；最后，把行列密钥与重构后矩阵的合并，合并后的矩阵进行特殊矩阵运算并利用Mod打乱，得到最终的密文图像。在解密方法中，首先，对加密图像进行有效获取；进而，分别利用行列首位，步长生
成行解密向量和列解密向量；最后，恢复打乱加密图片由行解密向量和列解密向量决定，且恢复后的加密图片相邻像素值之间存在很强的相关性，即只要知道一个像素值和其前一个像素值，配合密钥就能恢复真实的像素值。综上，本专利技术利用首位，步长生成的行加密向量和列加密向量，并实现密钥与图像矩阵的合并，特殊矩阵运算及打乱，以此分别对图像矩阵行和列进行加密，利用了矩阵运算的高效性，既保持了很低算法的时间复杂度，又提高了对大图像的加密质量，同时也能保证图像信息的安全性。
附图说明
[0038]图1为本专利技术提供的基于特殊矩阵运算的图像加密方法一实施例的流程示意图；
[0039]图2为本专利技术提供的图1中步骤S102一实施例的流程示意图；
[0040]图3为本专利技术提供的图1中步骤S103一实施例的流程示意图；
[0041]图4为本专利技术提供的图1中步骤S103另一实施例的流程示意图；
[0042]图5为本专利技术提供的基于特殊矩阵运算的图像解密方法一实施例的流程示意图；
[0043]图6为本专利技术提供的图5中步骤S502一实施例的流程示意图；
[0044]图7为本专利技术提供的图5中步骤S503一实施例的流程示意图；
[0045]图8为本专利技术提供的图5中步骤S503另一实施例的流程示意图；
[0046]图9为本专利技术提供的加密图像、解密图像一实施的对比示意图；
[0047]图10为本专利技术提供的Le本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特殊矩阵运算的图像加密方法，其特征在于，包括：获取待加密图像；根据随机数，生成行加密向量和列加密向量；根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像。2.根据权利要求1所述的基于特殊矩阵运算的图像加密方法，其特征在于，所述根据随机数，生成行加密向量和列加密向量，包括：根据随机数，确定第一首位数和第一随机步长；根据所述第一首位数、所述第一随机步长和预设的加密长度，提取预设整数集合中的整数，生成所述列加密向量和所述行加密向量。3.根据权利要求1所述的基于特殊矩阵运算的图像加密方法，其特征在于，所述根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像，包括：将所述行加密向量和所述待加密图像转换的数据矩阵的每一行的行数据相加，得到第一转换矩阵；根据所述第一转换矩阵的第1行的行数据至所述第一转换矩阵的第i行的所有行数据之和，确定第二转换矩阵的第i行的行数据，生成所述第二转换矩阵，其中，i为整数；将所述行加密向量化为正序后，将所述第二转换矩阵打乱后并转置，生成第三转换矩阵。4.根据权利要求3所述的基于特殊矩阵运算的图像加密方法，其特征在于，所述根据所述行加密向量和所述列加密向量，对所述待加密图像的行数据和列数据进行打乱，生成加密图像，包括：将所述列加密向量和所述第三转换矩阵的数据矩阵的每一列的列数据相加，得到第四转换矩阵；根据所述第四转换矩阵的第1行的行数据至所述第四转换矩阵的第i行的所有行数据之和，确定第五转换矩阵的第i行的行数据，生成所述第五转换矩阵；将所述列加密向量化为正序后，将所述第五转换矩阵打乱后并转置，生成第六转换矩阵；根据所述第六转换矩阵，生成所述加密图像。5.一种基于特殊矩阵运算的图像解密方法，其特征在于，包括：获取加密图像，其中，所述加密图像根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖小玲，王鹏飞，张景越，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：