基于混沌的图像加密和解密算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于混沌的图像加密和解密算法，属于图像处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 基于混沌的图像加密算法目前存在的问题是，绝大多数基于混沌的图像加密算法 是对称算法，在算法公开的情况下，一旦密钥泄露，图像即可被解密。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述的不足，本发明的目的在于提供一种基于混沌的图像加密和解密算 法。本专利致力于设计一种基于混沌映射的非对称加密算法，即加密密钥和解密密钥是不 同的，而相同的加密密钥可以对应多个不同的解密密钥。本专利算法实现了图像的彩色快 速加密。为提高加密速度，算法采用了三个措施：一是选用迭代速度快的H6non映射生成密 钥流，二是只采用了异或运算进行加密，三是利用矩阵运算取代For循环提高速度，算法的 耗时与图像的大小成正比。
[0004] 本发明采取的技术方案如下：
[0005] 图像加密步骤：
[0006] 输入：大小为HXW的明文图像P，迭代次数m，500 <m彡1000，a和0 ;其中 HG[1，65535]、WG[1，65535]，a和 0 是H6non映射（1)的控制参数；通常取a= 1. 40、 0 = 0. 2,此算法中设置其在这两个固定值附近极小的区间内变化；真彩色明文图像P包含 红绿蓝三个颜色分量，每个分量值的区间为[0, 255];
[0007]
【主权项】
1.基于混沌的图像加密和解密算法，其特征在于，包括如下：图像加密步骤及图像解 密步骤： 图像加密步骤： 输入：大小为HXW的明文图像P，迭代次数m，500 <m彡1000,a和0 ; 其中HG[1，65535]、WG[1，65535]，a和0是H6non映射（1)的控制参数；通常取a=1. 40、=0.2,此算法中设置其在这两个固定值附近极小的区间内变化；真彩色明文 图像P包含红绿蓝三个颜色分量，每个分量值的区间为[〇, 255];
输出：密文图像C; (1) 计算图像P的散列值，由式⑵计算初值^和y1;
(2) 代入初值七和71，迭代式（l)m次后，继续迭代HXW次，经式⑷得到3个序列 Sx,Sy,Szg[0,255]；
注意：第（n-1)迭代后的状态变量值\和yn作为解密密钥，其中100彡n彡500 <m; (3) 按行列置乱P的所有像素；对于每一行rie[1，H]，由式（5)将红、绿和蓝三分量 分别循环右移rKiGSKotK，rMGSrBiGS_次，得到严h
类似的，对于每一列[1，W]，由式（6)将红、绿和蓝分量分别整体循环右移 CRiESCq1_r，CGiGSCq1j；和CBiGSCq1_b次，丫守到序列
(4)利用？fSxfSz，经式（7)进一步加密PKe的红、绿和蓝分 量，得到CKiGcK,CMGce和CBiGcB;
其中符号?代表异或运算；重组CK，CjPCB得到密文图像C; 图像解密步骤： 输入：密文图像C，第（n-1)次迭代后的状态变量值^和yn，100 <n< 500 <m，控制 参数a和]3 ; 输出：解密后的图像P; (1) 代入初值\和7"迭代式（5)m-n+l次后，继续迭代HXW次，由式⑷得到3个序 列Sx，Sy，Szg[〇,255]; (2) 分别应用？ #Sx，y'fSY和z'fSz，经式⑶解密图像C的红、绿和蓝分 量，得到，
(3) 按先列后行的方式逆置乱PKe的像素；对于每一列CjG[1，W]，经式（9)将 其红、绿和蓝分量分别整体循环左移位cKiGScMGS。。1(；和cBiGS次，得到
类似的，对于每一行rie[1，H]，经式（10)将其红、绿和蓝分量整体循环左移位 rRieSR〇w-R,rGiGSR〇w-G和rBiGSR〇w-B次，丫守到P-{p1；p2,.. . ,pHff}；
【专利摘要】本发明公开了基于混沌的图像加密和解密算法，属于图像处理技术领域。包括图像加密步骤及图像解密步骤：图像加密步骤：输入：大小为H×W的明文图像P，迭代次数m，500＜m≤1000，α和β；输出：密文图像C；图像解密步骤：输入：密文图像C，第(n-1)次迭代后的状态变量值xn和yn，100≤n≤500＜m，控制参数α和β；输出：解密后的图像P。本发明的有益效果：能够实现高强度和高速度的彩色图像加密算法，容易实现产业化，能够对数字产品的保护起到重要作用，产业化前景广阔。
【IPC分类】G06T1-00
【公开号】CN104574257
【申请号】CN201410841232
【发明人】刘红军, 林达, 魏强
【申请人】刘红军, 林达
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月30日