一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115766962A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211275457.4H04L9/00(2022.01)(22)申请日2022.10.18(71)申请人哈尔滨工程大学地址150000黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号(72)发明人张泽峰黄丽莲杨睿哲张丰源何宗雨(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212专利代理师吴婷婷李洪福(51)Int.Cl.H04N1/32(2006.01)H04N1/44(2006.01)H04L9/08(2006.01)H04L9/06(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法(57)摘要本发明提供一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，包括：构建五维保守超混沌系统；基于明文图像生成第一次置乱使用的混沌伪随机序列；根据第一次置乱使用的混沌伪随机序列对明文图像进行置乱；基于所述第一次置乱图生成正向扩散使用的伪随机序列和逆向扩散使用的伪随机序列；根据所述正向扩散使用的伪随机序列和逆向扩散使用的伪随机序列对第一次置乱图像进行扩散；基于所述扩散图生成第二次置乱使用的混沌伪随机序列；根据第二次置乱使用的混沌伪随机序列对扩散图进行置乱，生成密文图像。本发明利用系统的宽初值范围设计多密钥图像加密算法，解决了密钥泄露问题和混沌序列利用率问题，从而提高图像加密的安全性。CN115766962ACN115766962A权利要求书1/3页1.一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：构建五维保守超混沌系统；获取待加密的明文图像，基于所述明文图像计算第一哈希值，基于所述第一哈希值生成第一密钥序列；通过第一密钥序列获取五维保守超混沌系统缺失的初值作为第一初值；将所述第一初值带入五维保守超混沌系统进行迭代运算，从而生成第一次置乱使用的混沌伪随机序列；根据第一次置乱使用的混沌伪随机序列对明文图像进行置乱，生成第一次置乱图；基于所述第一次置乱图计算第二哈希值，基于所述第二哈希值生成第二密钥序列；通过第二密钥序列获取五维保守超混沌系统缺失的初值作为第二初值；将所述第二初值带入五维保守超混沌系统进行迭代运算，从而生成正向扩散使用的伪随机序列和逆向扩散使用的伪随机序列；根据所述正向扩散使用的伪随机序列和逆向扩散使用的伪随机序列对第一次置乱图像进行扩散，生成扩散图；基于所述扩散图计算第三哈希值，基于所述第三哈希值生成第三密钥序列；通过第三密钥序列获取五维保守超混沌系统缺失的初值作为第三初值；将所述第三初值带入五维保守超混沌系统进行迭代运算，从而生成第二次置乱使用的混沌伪随机序列；根据第二次置乱使用的混沌伪随机序列对扩散图进行置乱，生成密文图像。2.根据权利要求1所述的一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，其特征在于，所述五维保守超混沌系统模型如下：其中，设置参数为(Π1,Π2,Π3,Π4,Π5,a)＝(9,2,6,4,1,0.8)，初值为(0.5,x20,0.1,x40,0.5)，其中x20∈[10,80]，x40∈[10,60]。3.根据权利要求1所述的一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，其特征在于，基于所述明文图像计算第一哈希值，基于所述第一哈希值生成第一密钥序列，包括：获取所述明文图像的行矩阵、列矩阵和对角线矩阵；基于所述行矩阵、列矩阵和对角线矩阵利用SHA‑512计算第一初级哈希值；基于所述第一初级哈希值利用SHA‑384计算得到二进制的第一哈希值；对所述第一哈希值分组后进行十进制转化，从而生成第一密钥序列。4.根据权利要求3所述的一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，其特征在于，将所述第一初值带入五维保守超混沌系统进行迭代运算，从而生成第一次置乱使用的混沌伪随机序列，包括：将所述第一初值带入五维保守超混沌系统迭代预设次数后生成五组混沌伪随机序列；基于第一组和第三组混沌伪随机序列生成第一次置乱使用的混沌伪随机序列。2CN115766962A权利要求书2/3页5.根据权利要求1所述的一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，其特征在于，基于所述第一次置乱图计算第二哈希值，基于所述第二哈希值生成第二密钥序列，包括：获取所述第一次置乱图的行矩阵、列矩阵和对角线矩阵；基于所述行矩阵、列矩阵和对角线矩阵利用SHA‑384计算第二初级哈希值；基于所述第二初级哈希值利用SHA‑256计算得到二进制的第二哈希值；对所述第二哈希值分组后进行十进制转化，从而生成第二密钥序列。6.根据权利要求5所述的一种基于五维保守超混沌系统的多密钥图像加密方法，其特征在于，将所述第二初值带入五维保守超混沌系统进行