一種新型的分段線性混沌映射圖像加密與編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及混沌映射和圖像的加密與編碼，具體講的是新型的分段線性混沌映射 圖像加密與編碼方法，其屬于圖像加密領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，信息傳輸?shù)陌踩栽絹碓绞艿街匾?，尤其是圖像信息的傳輸。由于圖像信 息有其與生俱來的特點，如高冗余度和相鄰像素間的高相關(guān)性，使得針對圖像信息的加密 方法有別于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密方法?；煦缦到y(tǒng)具有對初始值敏感，遍歷性，以及其內(nèi)在的偽隨 機性等特點，這些特點與密碼學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此混沌映射被廣泛地用于圖像加 密中，提出了一系列基于混沌映射的圖像加密方法。
[0003] 混沌映射在圖像中的另一個主要的研宄領(lǐng)域就是圖像的混沌編碼方法。該方法 利用混沌映射的遍歷性和對初值的敏感性，將圖像的像素排列與混沌映射的初始值建立聯(lián) 系，將圖像像素轉(zhuǎn)換成混沌映射的初始值，完成對圖像數(shù)據(jù)的編碼與壓縮。研宄人員針對不 同的混沌映射提出了一些關(guān)于混沌映射的圖像編碼方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種新型的分段線性混沌映射圖像加密與編碼方法，將一 個混沌映射同時用于圖像的加密與編碼，該方法具有良好的加密效果，可以抵御差分攻擊、 窮舉攻擊等。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的所采用的技術(shù)方案為新型的分段線性混沌映射圖像 加密與編碼方法；其改進已有的分段線性混沌映射，將分段線性混沌映射分為256個子部 分，提出一種基于圖像像素的分段線性混沌映射；將明文圖像按照初始密鑰的長度，等分成 若干份，然后每一份明文圖像的子圖像與初始密鑰進行異或運算，將最終的異或運算的結(jié) 果作為真實加密密鑰；并將初始密鑰作為兩個分段線性混沌映射的初始值，生成混沌序列； 采用兩輪置亂-擴散的方法，對明文圖像進行加密，形成密文圖像。依照本發(fā)明提出的分段 線性混沌映射的取值范圍，將密文圖像中的像素進行反編碼，用混沌的初始值代替密文圖 像，完成整個方法流程；其具體過程如下：
[0006] 步驟1 :由于數(shù)字圖像是由像素值為0-255的像素組成的，改進已有的分段線性混 沌映射（公式1)，將分段線性混沌映射分為256個子部分，提出一種基于圖像像素的分段線 性混沌映射（公式2)
【主權(quán)項】
1. 一種新型的分段線性混沌映射圖像加密與編碼方法，其首先提出一種基于圖像像素 的分段線性混沌映射，并將混沌映射用于解決圖像的加密和編碼問題；其具體過程如下：
51. 依據(jù)灰度圖像的性質(zhì)，提出基于圖像像素的分段線性混沌映射；
52. 隨機初始化一個初始密鑰，將明文圖像按照初始密鑰的長度，等分成若干份，然后 每一份明文圖像的子圖像與初始密鑰進行異或運算，將最終的異或運算的結(jié)果作為真實加 密密鑰；
53. 將真實加密密鑰等分為前后兩個子密鑰，每一個子密鑰分別作為兩個分段線性混 沌映射的初始值；
54. 依據(jù)明文圖像中像素的數(shù)目，對兩個不同初始值的分段線性混沌映射進行迭代，將 迭代后混沌序列進行排列生成用于圖像加密的置亂序列，對迭代后混沌序列進行整數(shù)化得 到用于圖像加密的擴散序列；
55. 利用步驟S4的置亂序列和擴散序列對明文圖像進行兩輪的置亂-擴散操作：先對 圖像像素進行置亂操作，改變圖像的像素位置；接著對置亂后的圖像像素進行擴散操作，改 變圖像的像素值；重復(fù)上述過程一次，生成密文圖像；
56. 依照分段線性混沌映射的取值范圍，將密文圖像中的像素進行反編碼，用混沌的初 始值代替密文圖像，完成密文圖像的編碼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的分段線性混沌映射圖像加密與編碼方法，其特征 在于：所述步驟Sl中的混沌映射為基于圖像像素的分段線性混沌映射，其公式為：
【專利摘要】本發(fā)明涉及圖像加密與編碼領(lǐng)域，設(shè)計了一種新型的分段線性混沌映射圖像加密與編碼方法。該方法首先提出一種基于圖像像素的分段線性混沌映射，并利用初始密鑰和明文得到真實加密密鑰。將真實加密密鑰作為提出的分段線性映射的初始值，然后利用兩輪的擴散-之亂操作對圖像進行加密操作，完成圖像的加密。最后將加密后的圖像像素與提出的分段線性混沌映射進行逆向迭代，完成對加密后圖像的重新編碼。從模擬結(jié)果和安全分析可以得出，該方法具有良好的加密效果，并能抵抗入侵者的相關(guān)攻擊。本發(fā)明著重解決的問題是如何同時將提出的分段線性混沌映射用于圖像的加密與編碼中。
【IPC分類】G06T1-00
【公開號】CN104751401
【申請?zhí)枴緾N201510182281
【發(fā)明人】王賓, 周士華, 周昌軍, 張強
【申請人】大連大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月16日