一种基于混沌映射的图像加密算法及系统.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CN107481294A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710671183.3(22)申请日2017.08.08(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人王永赵毅曹慧英周庆邓江洲郭慧芳(74)专利代理机构重庆市恒信知识产权代理有限公司50102代理人刘小红(51)Int.Cl.G06T9/00(2006.01)H04L9/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于混沌映射的图像加密算法及系统(57)摘要本发明请求保护一种基于混沌的图像加密算法并对其进行硬件实现,涉及混沌密码学领域。该方法包括：先对图像进行预处理，将其分成若干处理单元(PE)，再对一个处理单元进行四种加密操作，即加变换(Addition)、混合变换(Mixing)、S盒置换(S-Box)和K变换(Kolmogorovflow)，一次加密完成四个运算，简称为一轮MASK操作。为了达到更好的加密效果，本发明可以进行多轮加密。解密算法的结构与加密算法的结构不必改变，因为MASK四个操作可以变换位置而使得结果不变，此性质也使得硬件设计更加简单。CN107481294ACN107481294A权利要求书1/1页1.一种基于混沌映射的图像加密算法，其特征在于，包括以下步骤：101、对明文图像进行预处理分割成若干处理单元PE；102、对每个处理单元PE中的元素进行混合操作；即将处理单元PE中的每个元素peij加起来得到Sum(PE)，即：Sum(PE)＝∑∑peij(2.1)然后将Sum(PE)与每个元素进行加操作后的结果替代此元素；即：peij＝Sum(PE)+peij(2.2)103、对每个处理单元PE中的元素进行加变换；生成与处理单元PE大小相同的密钥K，让K与PE进行加操作，即：C＝PE+K(2.3)104、以处理单元PE中每个元素的值作为地址，取出S盒在该此地址上的元素替换原元素，即：peij＝Sbox(peij)(2.4)；105、对每个处理单元PE进行Kolmogorov变换，将处理单元PE中位于坐标(x,y)的元素置乱到处理单元PE中的另一位置Tno(x,y)，即：Tno(x,y)＝(ps(x-Fs)+(ymodps),Fs+(ydivps))(2.5)，其中，o＝(n1,n2,…nk)，即将PE分为k个长度不等的单元块，每个块的长度依次为n1,n2,...,nk；定义Fs＝n1+n2+…+ns，当s＝0时，F0＝0；ps＝Fk/ns106、针对加密的需求对每个处理单元PE重复步骤102-105若干轮次。2.根据权利要求1所述的基于混沌映射的图像加密算法，其特征在于，所述步骤104以处理单元PE中每个元素的值做为S盒的地址具体包括：将处理单元PE中的8个像素作为一个数据来置换S-Box内的一个新数据，如果所用到的显示器是支持256级灰度图像的，则只需要将每个象素作为一个数据来进行S-Box变换。3.一种基于混沌映射的图像加密系统，其特征在于，包括主控Control模块、混合变换M模块、加变换A模块、S盒置换模块、K变换模块和LCD模块，所述主控Control模块是整个系统的控制模块，分别通过五条主控制线启动混合变换M模块、加变换A模块、S盒置换模块、K变换模块和LCD模块的使能信号并输入是否解密操作信号，使得上述模块从RAM中读取原数据，在各操作模块中处理原数据，最后再将结果存入RAM中；所述混合变换M模块，用于将处理单元PE中的每个元素加起来，得到Sum(PE)，然后将Sum(PE)与每个元素进行加操作后的结果替代此元素；加变换A模块，进行完混合变换之后生成与PE长度相同的密钥K，让K与PE进行加操作，即位的XOR异或操作；S盒置换模块，以PE中每个元素的值做为S盒的地址，取出此地址的值来替换原元素；K变换模块，用于将每个PE进行Kolmogorov变换，即将PE中位于坐标(x,y)的元素置乱到PE中的另一位置Tno(x,y)；LCD模块，用于将RAM内数据显示在液晶显示器上。4.根据权利要求3所述的基于混沌映射的图像加密系统，其特征在于，所述RAM模块仅有一个PE大小的数据空间，存储每个元素的值，通过读写控制线来决定操作，读信号来时，从地址线读取地址，取出RAM中的数据放到地址线上；写信号来时，将数据线上的数据写入地址线对应的位置。读写控制线都是由外部模块控制的。2CN107481294A说明书1/4页一种基于混沌映射的图像加密算法及系统技术领域[0001]本发明属于基于混沌的图像加密算法领域，具体涉及一种基于混沌映射的图像加密算法及系统。背景技术[0002]基于混沌的图像加密算