一种用于静止图像的基于混沌密钥加密方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108205793A(43)申请公布日2018.06.26(21)申请号201611173169.2(22)申请日2016.12.18(71)申请人广东石油化工学院地址525000广东省茂名市官渡二路139号大院(72)发明人左敬龙余桂兰(74)专利代理机构北京华智则铭知识产权代理有限公司11573代理人陈向敏(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种用于静止图像的基于混沌密钥加密方法(57)摘要本发明公开了一种用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，该方法包括进行控制参数、初始条件和其他变量的初始化；执行M×N×b次回路，M和N分别表示明文图像的宽度和高度，b表示一个像素的字节数；通过使用分段线性混沌映射生成用于接下来的S盒和P盒的参数；用前一个回路生成的密文字节来简单掩蔽当前的明文字节；执行r轮的前述代换S盒与置P盒。本发明与近来提出的基于混沌密钥的算法不同，改善了混沌映射的平衡特性；在C++环境下做了实验，结果表明算法是有效的，在保持加密算法性能的情况下，可以同时保证并大大改善图像的压缩比。CN108205793ACN108205793A权利要求书1/2页1.一种用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，其特征在于，所述用于静止图像的基于混沌密钥加密方法包括以下步骤：步骤一，进行控制参数、初始条件和其他变量的初始化；步骤二，执行M×N×b次回路，M和N分别表示明文图像的宽度和高度，b表示一个像素的字节数；步骤三，通过使用分段线性混沌映射生成用于接下来的S盒和P盒的参数；用前一个回路生成的密文字节来简单掩蔽当前的明文字节；执行r轮的前述代换S盒与置P盒。2.如权利要求1所述的用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，其特征在于，所述用于静止图像的基于混沌密钥加密方法密钥长度128位；128位密钥k提供初始条件和控制参数用于分段线性混沌映射生成2个伪随机混沌序列{x}和{y}的过程，两个序列分别都在S盒和P盒中被用作控制参数。3.如权利要求1所述的用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，其特征在于，进一步包括：字节表示明文图像像素值，被编组到一个一维序列中，然后被逐个处理：在进入SP网络之前，每一个明文字节都由其之前的密文字节掩蔽；SP网络由一个S盒和一个P盒组成，用于多轮运算。4.如权利要求1所述的用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，其特征在于，分段线性混沌映射通过如下方法得到：数字混沌伪随机序列x(n)∈(0,1)，n≥0，初始条件是x(0)且正实时控制参数μ∈(0,0.5)；映射有两个参数，即伪随机序列的初始条件x(0)及控制参数μ。5.如权利要求1所述的用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，其特征在于，S盒变换σr及其逆过程被定义如下：u和v是两个字节。6.如权利要求1所述的用于静止图像的基于混沌密钥加密方法，其特征在于，P盒为明文图像增加扩散性；对于一个字节来说，8阶序列组记做S8；用πi表示一个特定的序列，其中i∈(0,8！)，i是按照序贯式笛卡尔坐标的顺序归类的完全对称序列组S8的索引号：π∈S8，其标准形式记为：2CN108205793A权利要求书2/2页字节B记为B＝[b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8]，这里bi是这个字节的第i个MSB位；B的正向-1序列是π(B)＝[b4,b6,b7,b1,b3,b8,b2,b5]，B的反向序列是π(B)＝[b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8]。3CN108205793A说明书1/7页一种用于静止图像的基于混沌密钥加密方法技术领域[0001]本发明属于网络上图像的压缩和加密处理技术领域，尤其涉及一种用于静止图像的基于混沌密钥加密方法。背景技术[0002]一般来说，数据传输尤其是静止图像的传输必须达到两个目标，公共通讯网络所负荷的数据的限量还原以及发送信息的最大安全性(Li等，2009；Hussain等，2015；Lu等，2016)。信息安全性是指数据保密性、数据完整性、数据认证以及数据的不可否认性。数据保密性是这一研究中所感兴趣的，在于将数据对所有那些未被授权的人士进行保密。为了达到这两个目标，有必要采用加密压缩方法。对于加密方法来说，多尺度变换由于可以兼顾基本结构以及图像中包含的小细节，显得很有意思(Yang等，2009；Mao等，2004；Liu等，2015)。最近，基于混沌映射的图像加密方法因有进行数字多媒体加密的潜力而引起了广泛关注(Yen等，2000；Li等，2000；Chen等，2004；Gao等，2008；Cheddad等，2010；Wang等，2011；Besharatei等，2013；Mirzaei等，201