一种新型的分段线性混沌映射图像加密与编码方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混沌映射和图像的加密与编码，具体讲的是新型的分段线性混沌映射 图像加密与编码方法，其属于图像加密领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，信息传输的安全性越来越受到重视，尤其是图像信息的传输。由于图像信 息有其与生俱来的特点，如高冗余度和相邻像素间的高相关性，使得针对图像信息的加密 方法有别于传统的数据加密方法。混沌系统具有对初始值敏感，遍历性，以及其内在的伪随 机性等特点，这些特点与密码学有着千丝万缕的联系，因此混沌映射被广泛地用于图像加 密中，提出了一系列基于混沌映射的图像加密方法。
[0003] 混沌映射在图像中的另一个主要的研宄领域就是图像的混沌编码方法。该方法 利用混沌映射的遍历性和对初值的敏感性，将图像的像素排列与混沌映射的初始值建立联 系，将图像像素转换成混沌映射的初始值，完成对图像数据的编码与压缩。研宄人员针对不 同的混沌映射提出了一些关于混沌映射的图像编码方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出一种新型的分段线性混沌映射图像加密与编码方法，将一 个混沌映射同时用于图像的加密与编码，该方法具有良好的加密效果，可以抵御差分攻击、 穷举攻击等。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的所采用的技术方案为新型的分段线性混沌映射图像 加密与编码方法；其改进已有的分段线性混沌映射，将分段线性混沌映射分为256个子部 分，提出一种基于图像像素的分段线性混沌映射；将明文图像按照初始密钥的长度，等分成 若干份，然后每一份明文图像的子图像与初始密钥进行异或运算，将最终的异或运算的结 果作为真实加密密钥；并将初始密钥作为两个分段线性混沌映射的初始值，生成混沌序列； 采用两轮置乱-扩散的方法，对明文图像进行加密，形成密文图像。依照本发明提出的分段 线性混沌映射的取值范围，将密文图像中的像素进行反编码，用混沌的初始值代替密文图 像，完成整个方法流程；其具体过程如下：
[0006] 步骤1 :由于数字图像是由像素值为0-255的像素组成的，改进已有的分段线性混 沌映射（公式1)，将分段线性混沌映射分为256个子部分，提出一种基于图像像素的分段线 性混沌映射（公式2)
【主权项】
1. 一种新型的分段线性混沌映射图像加密与编码方法，其首先提出一种基于图像像素 的分段线性混沌映射，并将混沌映射用于解决图像的加密和编码问题；其具体过程如下：
51. 依据灰度图像的性质，提出基于图像像素的分段线性混沌映射；
52. 随机初始化一个初始密钥，将明文图像按照初始密钥的长度，等分成若干份，然后 每一份明文图像的子图像与初始密钥进行异或运算，将最终的异或运算的结果作为真实加 密密钥；
53. 将真实加密密钥等分为前后两个子密钥，每一个子密钥分别作为两个分段线性混 沌映射的初始值；
54. 依据明文图像中像素的数目，对两个不同初始值的分段线性混沌映射进行迭代，将 迭代后混沌序列进行排列生成用于图像加密的置乱序列，对迭代后混沌序列进行整数化得 到用于图像加密的扩散序列；
55. 利用步骤S4的置乱序列和扩散序列对明文图像进行两轮的置乱-扩散操作：先对 图像像素进行置乱操作，改变图像的像素位置；接着对置乱后的图像像素进行扩散操作，改 变图像的像素值；重复上述过程一次，生成密文图像；
56. 依照分段线性混沌映射的取值范围，将密文图像中的像素进行反编码，用混沌的初 始值代替密文图像，完成密文图像的编码。
2. 根据权利要求1所述的一种新型的分段线性混沌映射图像加密与编码方法，其特征 在于：所述步骤Sl中的混沌映射为基于图像像素的分段线性混沌映射，其公式为：
【专利摘要】本发明涉及图像加密与编码领域，设计了一种新型的分段线性混沌映射图像加密与编码方法。该方法首先提出一种基于图像像素的分段线性混沌映射，并利用初始密钥和明文得到真实加密密钥。将真实加密密钥作为提出的分段线性映射的初始值，然后利用两轮的扩散-之乱操作对图像进行加密操作，完成图像的加密。最后将加密后的图像像素与提出的分段线性混沌映射进行逆向迭代，完成对加密后图像的重新编码。从模拟结果和安全分析可以得出，该方法具有良好的加密效果，并能抵抗入侵者的相关攻击。本发明着重解决的问题是如何同时将提出的分段线性混沌映射用于图像的加密与编码中。
【IPC分类】G06T1-00
【公开号】CN104751401
【申请号】CN201510182281
【发明人】王宾, 周士华, 周昌军, 张强
【申请人】大连大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月16日