基于混沌的圖像加密和解密算法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于混沌的圖像加密和解密算法，屬于圖像處理技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于混沌的圖像加密算法目前存在的問題是，絕大多數(shù)基于混沌的圖像加密算法 是對稱算法，在算法公開的情況下，一旦密鑰泄露，圖像即可被解密。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于混沌的圖像加密和解密算 法。本專利致力于設計一種基于混沌映射的非對稱加密算法，即加密密鑰和解密密鑰是不 同的，而相同的加密密鑰可以對應多個不同的解密密鑰。本專利算法實現(xiàn)了圖像的彩色快 速加密。為提高加密速度，算法采用了三個措施：一是選用迭代速度快的H6non映射生成密 鑰流，二是只采用了異或運算進行加密，三是利用矩陣運算取代For循環(huán)提高速度，算法的 耗時與圖像的大小成正比。
[0004] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0005] 圖像加密步驟：
[0006] 輸入：大小為HXW的明文圖像P，迭代次數(shù)m，500 <m彡1000，a和0 ;其中 HG[1，65535]、WG[1，65535]，a和 0 是H6non映射（1)的控制參數(shù)；通常取a= 1. 40、 0 = 0. 2,此算法中設置其在這兩個固定值附近極小的區(qū)間內(nèi)變化；真彩色明文圖像P包含 紅綠藍三個顏色分量，每個分量值的區(qū)間為[0, 255];
[0007]
【主權(quán)項】
1.基于混沌的圖像加密和解密算法，其特征在于，包括如下：圖像加密步驟及圖像解 密步驟： 圖像加密步驟： 輸入：大小為HXW的明文圖像P，迭代次數(shù)m，500 <m彡1000,a和0 ; 其中HG[1，65535]、WG[1，65535]，a和0是H6non映射（1)的控制參數(shù)；通常取a=1. 40、=0.2,此算法中設置其在這兩個固定值附近極小的區(qū)間內(nèi)變化；真彩色明文 圖像P包含紅綠藍三個顏色分量，每個分量值的區(qū)間為[〇, 255];
輸出：密文圖像C; (1) 計算圖像P的散列值，由式⑵計算初值^和y1;
(2) 代入初值七和71，迭代式（l)m次后，繼續(xù)迭代HXW次，經(jīng)式⑷得到3個序列 Sx,Sy,Szg[0,255]；
注意：第（n-1)迭代后的狀態(tài)變量值\和yn作為解密密鑰，其中100彡n彡500 <m; (3) 按行列置亂P的所有像素；對于每一行rie[1，H]，由式（5)將紅、綠和藍三分量 分別循環(huán)右移rKiGSKotK，rMGSrBiGS_次，得到嚴h
類似的，對于每一列[1，W]，由式（6)將紅、綠和藍分量分別整體循環(huán)右移 CRiESCq1_r，CGiGSCq1j；和CBiGSCq1_b次，丫守到序列
(4)利用？fSxfSz，經(jīng)式（7)進一步加密PKe的紅、綠和藍分 量，得到CKiGcK,CMGce和CBiGcB;
其中符號?代表異或運算；重組CK，CjPCB得到密文圖像C; 圖像解密步驟： 輸入：密文圖像C，第（n-1)次迭代后的狀態(tài)變量值^和yn，100 <n< 500 <m，控制 參數(shù)a和]3 ; 輸出：解密后的圖像P; (1) 代入初值\和7"迭代式（5)m-n+l次后，繼續(xù)迭代HXW次，由式⑷得到3個序 列Sx，Sy，Szg[〇,255]; (2) 分別應用？ #Sx，y'fSY和z'fSz，經(jīng)式⑶解密圖像C的紅、綠和藍分 量，得到，
(3) 按先列后行的方式逆置亂PKe的像素；對于每一列CjG[1，W]，經(jīng)式（9)將 其紅、綠和藍分量分別整體循環(huán)左移位cKiGScMGS。。1(；和cBiGS次，得到
類似的，對于每一行rie[1，H]，經(jīng)式（10)將其紅、綠和藍分量整體循環(huán)左移位 rRieSR〇w-R,rGiGSR〇w-G和rBiGSR〇w-B次，丫守到P-{p1；p2,.. . ,pHff}；
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于混沌的圖像加密和解密算法，屬于圖像處理技術(shù)領域。包括圖像加密步驟及圖像解密步驟：圖像加密步驟：輸入：大小為H×W的明文圖像P，迭代次數(shù)m，500＜m≤1000，α和β；輸出：密文圖像C；圖像解密步驟：輸入：密文圖像C，第(n-1)次迭代后的狀態(tài)變量值xn和yn，100≤n≤500＜m，控制參數(shù)α和β；輸出：解密后的圖像P。本發(fā)明的有益效果：能夠?qū)崿F(xiàn)高強度和高速度的彩色圖像加密算法，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，能夠?qū)?shù)字產(chǎn)品的保護起到重要作用，產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。
【IPC分類】G06T1-00
【公開號】CN104574257
【申請?zhí)枴緾N201410841232
【發(fā)明人】劉紅軍, 林達, 魏強
【申請人】劉紅軍, 林達
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日