一种图像加密、读取方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种图像加密、读取方法及装置，涉及图像加密领域。图像加密方法包括：对原始图像进行Arnold变换，形成置乱图像；根据陈氏混沌序列对所述置乱图像加密，得到目的图像。本发明的方法及装置先通过Arnold变换对图像置乱，之后利用陈氏混沌序列再进行加密处理，整个过程简便易行，密钥空间大，保密性高。
【专利说明】一种图像加密、读取方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像加密领域，特别是提供一种图像加密、读取方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着网络技术与多媒体技术的飞速发展，数字图像已经广泛用于人们的生活，然 而应用得越广泛，它的安全性就越重要。随着计算机的普及，破译方式和手段日益提高，利 用计算机犯罪的数量在逐年不断地上升，数字图像安全已经成为现在计算机领域的一个重 要主题。数字图像加密是一种保护图像安全的有效方法。
[0003] 现有基于像素置换的图像加密技术虽然简便易行，但是并未对图像的像素值加以 改变，此外，图像的直方图也未进行变化，所以其保密性不高，也不符合现代密码体制。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种图像加密、读取方法及装置，能够改变图像 的像素值，并进行加密处理。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种图像加密方法，包括：
[0006] 对原始图像进行Arnold变换，形成置乱图像；
[0007] 根据陈氏混沌序列对所述置乱图像加密，得到目的图像。
[0008] 其中，对原始图像进行Arnold变换，形成置乱图像的步骤包括：
[0009] 判断所述原始图像是否为正方形；若所述原始图像不为正方形，则对该原始图像 进行像素填充，使其达到正方形形状；
[0010] 根据Arnold变换公式对所述原始图像进行置乱。
[0011] 其中，根据Arnold变换公式对所述原始图像进行置乱的步骤包括：
[0012] 在所述原始图像上选取一个原始点以及一个目标点；
[0013] 根据Arnold变换公式将所述原始点的灰度值或者RGB颜色值替换到所述目标点 中；
[0014] 将所述目标点作为新的原始点，并选取一个新的目标点；
[0015] 根据所述Arnold变换公式将当前原始点的被替换前的灰度值或者RGB颜色值替 换到当前目标点中，直至得到符合标准的置乱图像。
[0016] 其中，所述Arnold变换公式为：
[0017]
【权利要求】
1. 一种图像加密方法，其特征在于，包括： 对原始图像进行Arnold变换，形成置乱图像； 根据陈氏混沌序列对所述置乱图像加密，得到目的图像。
2. 根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，对原始图像进行Arnold变换，形 成置乱图像的步骤包括： 判断所述原始图像是否为正方形；若所述原始图像不为正方形，则对该原始图像进行 像素填充，使其达到正方形形状； 根据Arnold变换公式对所述原始图像进行置乱。
3. 根据权利要求2所述的图像加密方法，其特征在于，根据Arnold变换公式对所述原 始图像进行置乱的步骤包括： 在所述原始图像上选取一个原始点以及一个目标点； 根据Arnold变换公式将所述原始点的灰度值或者RGB颜色值替换到所述目标点中； 将所述目标点作为新的原始点，并选取一个新的目标点； 根据所述Arnold变换公式将当前原始点的被替换前的灰度值或者RGB颜色值替换到 当前目标点中，直至得到符合标准的置乱图像。
4. 根据权利要求3所述的图像加密方法，其特征在于，所述Arnold变换公式为：
其中，x、y为原始点的坐标；X'、/为目标点的坐标；N为所述原始图像的阶数。
5. 根据权利要求4所述的图像加密方法，其特征在于，根据陈氏混沌序列对所述置乱 图像加密，得到目的图像的步骤包括： 获取由陈氏混沌系统的任意一维产生的长度为Μ的第一混沌序列，以及由其另外一维 产生的长度为Μ的第二混沌序列； 循环从所述第一混沌序列以及所述第二混沌序列中分别取出一个元素进行相乘，并将 相乘结果进行排列，直至组成大小为ΜΧΜ的混沌矩阵序列； 根据公式
，替换所述混沌矩阵序列中的元素，得到目 的矩阵；其中，Hmax为所述混沌矩阵序列中的最大值；Hmin为所述混沌矩阵序列中的最小值； Hu为所述混沌矩阵序列中坐标为（i，j)的元素；Hi，/为替代氏，」的元素；Μ为正整数； 根据加密算法公式将所述置乱图像与所述目的矩阵进行运算，得到目的图像。
6. 根据权利要求5所述的图像加密方法，其特征在于，所述加密算法公式为：
其中，zhu表示为混沌矩阵序列中坐标为（i，j)的像素值；outu表示为目的图像中坐 标为（i，j)的像素值。
7. -种加密图像读取方法，其特征在于，包括： 根据陈氏混沌序列对目标图像进行解密，得到置乱图像； 对所述置乱图像进行Arnold变换，得到原始图像。
8. 根据权利要求7所述的加密图像读取方法，其特征在于，根据陈氏混沌序列对目标 图像进行解密，得到置乱图像的步骤包括： 根据解密算法公式对目标图像进行运算，得到置乱图像； 其中，若
/，则所述解密公式为：
； 否则，所述解密公式为：
； 其中，zhu表示为混沌矩阵序列中坐标为（i，j)的像素值；outu表示为目的图像中坐 标为（i，j)的像素值；所述混沌矩阵序列大小为MXM，是由第一混沌序列的元素与第二混 沌序列的元素相乘的结果所组成；所述第一混沌序列长度为M，由陈氏混沌系统的任意一 维产生的正整数；所述第二混沌序列长度为M，由陈氏混沌系统的另外一维产生；Hu为所 述混沌矩阵序列中坐标为（i，j)的元素； 其中，
为所述混沌矩阵序列中的最大值；Hmin为所 述混沌矩阵序列中的最小值。
9. 根据权利要求8所述的加密图像读取方法，其特征在于，对所述置乱图像进行 Arnold变换，得到原始图像的步骤包括： 在所述置乱图像上选取一个原始点以及一个目标点； 根据Arnold变换公式将所述原始点的灰度值或者RGB颜色值替换到所述目标点中； 将所述目标点作为新的原始点，并选取一个新的目标点； 根据所述Arnold变换公式将当前原始点的被替换前的灰度值或者RGB颜色值替换到 当前目标点中，直至得到原始图像； 若所述原始图像包含被填充的像素，则去除所述被填充的像素。
10. 根据权利要求9所述的加密图像读取方法，其特征在于，所述Arnold变换公式为：
其中，x、y为目标点的坐标；X'、/为原始点的坐标；N为所述置乱图像的阶数。
11. 一种图像加密装置，其特征在于，包括： 置乱模块，用于对原始图像进行Arnold变换，形成置乱图像； 加密模块，用于根据陈氏混沌序列对所述置乱图像加密，得到目的图像。
12. 根据权利要求11所述的图像加密装置，其特征在于，所述置乱模块包括： 判断子模块，用于判断所述原始图像是否为正方形；若所述原始图像不为正方形，则对 该原始图像进行像素填充，使其达到正方形形状； 置乱子模块，用于根据Arnold变换公式对所述原始图像进行置乱。
13. 根据权利要求12所述的图像加密装置，其特征在于，所述置乱子模块具体用于： 在所述原始图像上选取一个原始点以及一个目标点； 根据Arnold变换公式将所述原始点的灰度值或者RGB颜色值替换到所述目标点中； 将所述目标点作为新的原始点，并选取一个新的目标点； 根据所述Arnold变换公式将当前原始点的被替换前的灰度值或者RGB颜 色值替换到当前目标点中，直至得到符合标准的置乱图像。
14. 根据权利要求11所述的图像加密装置，其特征在于，所述加密模块包括： 获取子模块，用于获取由陈氏混沌系统的任意一维产生的长度为Μ的第一混沌序列， 以及由其另外一维产生的长度为Μ的第二混沌序列； 乘法子模块，用于循环从所述第一混沌序列以及所述第二混沌序列中分别取出一个元 素进行相乘，并将相乘结果进行排列，直至组成大小为MXM的混沌矩阵序列； 替换子模块，用于根据公式
'，替换所述混沌矩阵序列中 的元素，得到目的矩阵；其中，Hmax为所述混沌矩阵序列中的最大值；Hmin为所述混沌矩阵序 列中的最小值；Hu为所述混沌矩阵序列中坐标为（i，j)的元素；Hi;/为替代Hu的元素； Μ为正整数； 运算子模块，用于根据加密算法公式将所述置乱图像与所述目的矩阵进行运算，得到 目的图像。
15. -种加密图像读取装置，其特征在于，包括： 解密模块，用于根据陈氏混沌序列对目标图像进行解密，得到置乱图像； 恢复模块，用于对所述置乱图像进行Arnold变换，得到原始图像。
16. 根据权利要求15所述的加密图像读取装置，其特征在于，所述恢复模块包括： 第一选取子模块，用于在所述置乱图像上选取一个原始点以及一个目标点； 第一替换子模块，用于根据Arnold变换公式将所述原始点的灰度值或者RGB颜色值替 换到所述目标点中； 第二选取子模块，用于将所述目标点作为新的原始点，并选取一个新的目标点； 第二替换子模块，用于根据所述Arnold变换公式将当前原始点的被替换前的灰度值 或者RGB颜色值替换到当前目标点中，直至得到原始图像； 去除模块，用于若所述原始图像包含被填充的像素，则去除所述被填充的像素。
【文档编号】G06T3/00GK104063833SQ201310092549
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】严登华, 鲁帆, 肖伟华, 杨贵羽, 吴迪, 张鹏 申请人:中国水利水电科学研究院