基于分块镜像的图像置乱方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115002290A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210514007.X(22)申请日2022.05.12(71)申请人中国矿业大学地址221008江苏省徐州市泉山区中国矿业大学文昌校区东21号楼1单元102室(72)发明人张晓强廖菁菁(51)Int.Cl.H04N1/32(2006.01)H04N1/44(2006.01)H04L9/00(2022.01)G06T3/60(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图2页(54)发明名称基于分块镜像的图像置乱方法(57)摘要一种基于分块镜像的图像置乱方法，属于信息加密领域。目前，数字图像是信息传播的主要载体，在各个领域都得到了广泛的应用。为保护图像信息的安全，本发明利用图像镜像和分块等技术，设计了一种基于分块镜像的图像置乱方法。首先，将原始图像进行分块；其次，对图像块进行多种不同方式的镜像变换；再次，利用混沌对所有镜像后的图像块进行块间置乱；最后，将图像块合并成置乱图像。实验表明：该方法加密效果良好，安全性高且高效。CN115002290ACN115002290A权利要求书1/2页1.基于分块镜像的图像置乱方法，其特征在于，置乱过程包括如下步骤：步骤1：图像分块：令原始图像为一幅大小m×n的图像I，将I分割成大小均为q×q的图111像块，可得s个图像块b1,b2,…,bs，s=(m×n)/(q×q)；若q无法整除m和n，则用像素填补法对I进行扩充；步骤2：产生混沌序列：随机选取二维Logistic映射的初始值x0,y0和控制参数μ1,μ2,a1,a2，按照公式（1）迭代1000+s次，为取得良好的随机性，丢掉前1000个值，可得两个长度为s的混沌序列X={xi}和Y={yi}；，（1）其中，xn,yn∈(0,1)，μ1∈(2.75,3.4]，μ2∈(2.75,3.45]，a1∈(0.15,0.21]和a2∈(0.13,0.15]；步骤3：混沌序列整数化：计算，16ri=mod(floor(xi×10),7)，（2）其中，xi∈X，mod(·)是取模函数，floor(·)是取整函数；可产生一个长度为s的整数混沌序列R={ri}；111步骤4：块内镜像变换：以b1,b2,…,bs为镜像对象，利用R，随机选择不同的镜像方222式进行变换，可得镜像后的图像块b1,b2,…,bs；步骤5：块间置乱：对Y进行升序排序，[Y1,Y2]=sort(Y)，（3）2其中，sort(·)是升序排序函数，Y1为索引值序列，Y2为排序后的序列；利用Y1对b1,22b2,…,bs进行块间置乱操作，32bi=by1(i)，i=1,2,…,s，（4）333其中，y1(i)∈Y1和b1,b2,…,bs为置乱后的结果；333步骤6：图像块合并：按照特定的顺序将b1,b2,…,bs进行图像块组合，可得一幅大小为m×n的置乱图像J。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4中，镜像方式为：，（5）其中，ri∈R，B为原始图像块，B1为镜像后的图像块，h_mirror(·)、v_mirror(·)、d_mirror(·)、hv_mirror(·)、hd_mirror(·)、vd_mirror(·)和hvd_mirror(·)分别为水平镜像函数、垂直镜像函数、对角镜像函数、水平‑垂直镜像函数、水平‑对角镜像函数、垂2CN115002290A权利要求书2/2页直‑对角镜像函数和水平‑垂直‑对角镜像函数；R控制镜像方式，当ri=0时，执行h_mirror(B)；当ri=1时，执行v_mirror(B)；当ri=2时，执行d_mirror(B)；当ri=3时，执行hv_mirror(B)；当ri=4时，执行hd_mirror(B)；当ri=5时，执行vd_mirror(B)；当ri=6时，执行hvd_mirror(B)。3CN115002290A说明书1/3页基于分块镜像的图像置乱方法技术领域[0001]本方法涉及一种信息加密技术，特别是涉及一种图像加密方法。背景技术[0002]图像信息是人类表达信息的重要手段。然而，其在复杂的互联网环境中传输时，极易受到各种传输特性的干扰与攻击，安全性容易受到破坏。因此，研究高效安全的图像加密方法显得尤为重要。[0003]图像加密常用的手段包括置乱和扩散，置乱是指打乱像素在图像中的位置，扩散是指改变图像中的像素值。[0004]为提高图像加密的安全性和效率，将图像处理中的镜像变换融入图像加密并结合混沌系统和块置乱等技术，设计了一种基于分块镜像的图像置乱方法。该方法利用图像镜像的特性，以及混沌良好的随机性和复杂性，有效地保护了图像内容网络传输和存储的安全。发明内容[0005]本发明的目的：为解