一种基于超混沌系统投影同步的图像加密方法.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CN106997606A(43)申请公布日2017.08.01(21)申请号201710078592.2(22)申请日2017.02.14(71)申请人陕西师范大学地址710062陕西省西安市长安南路199号(72)发明人杨晓丽(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216代理人王芳(51)Int.Cl.G06T9/00(2006.01)H04L9/00(2006.01)权利要求书6页说明书17页附图4页(54)发明名称一种基于超混沌系统投影同步的图像加密方法(57)摘要本发明公开了一种基于超混沌系统投影同步的图像加密方法，包括步骤：明文图像量化处理，产生超混沌驱动系统的超混沌序列，图像行置乱，图像列置乱，图像扩散处理，循环图像行置乱、图像列置乱、图像扩散处理多轮，得到密文图像；密文图像量化处理，产生超混沌响应系统的超混沌序列，获取时刻、列置乱指标、行置乱指标的取值，图像逆扩散处理，图像逆列置乱，图像逆行置乱，循环图像逆扩散处理、图像逆列置乱、图像逆行置乱多轮，得到解密图像。本发明引入含有当前图像的反馈机制，每轮加密中行(列)置乱地址码和密钥矩阵动态变化。实验表明，本方法加密效果良好，安全性高，密钥空间大，能抵御选择明文攻击和已知明文攻击、及各种统计攻击。CN106997606ACN106997606A权利要求书1/6页1.一种基于超混沌系统投影同步的图像加密方法，包括对原始明文图像进行加密和解密的过程，其特征在于：加密过程，具体包括如下步骤：1)、明文图像量化处理：对于像素为m×n、灰度级水平为G的原始明文图像，获得它的二维像素值矩阵A,将所述原始明文图像作为当前图像；2)、产生超混沌序列：设定超混沌驱动系统的控制参数和初始条件，迭代超混沌驱动系统，产生超混沌驱动系统的超混沌序列；3)、图像行置乱：结合当前图像计算行置乱指标zh；结合行置乱指标zh和超混沌驱动系统的超混沌序列，对当前图像的像素值矩阵A进行行置乱；把行置乱后像素值矩阵A对应的图像作为当前图像；4)、图像列置乱：结合当前图像计算列置乱指标zl；结合列置乱指标zl和超混沌驱动系统的超混沌序列，对当前图像的像素值矩阵A进行列置乱；把列置乱后像素值矩阵A对应的图像作为当前图像；5)、图像扩散处理：结合当前图像计算时刻zk；结合时刻zk的取值和超混沌驱动系统的超混沌序列，产生密钥矩阵K；利用密钥矩阵K对当前图像按位进行图像扩散处理，得到扩散后的像素值矩阵A；把扩散后像素值矩阵A对应的图像作为当前图像；6)、重复步骤3)-步骤5)R轮，将每轮得到的行置乱指标zh存入序列{zh}，将每轮得到的列置乱指标zl存入序列{zl}，将每轮得到的时刻zk存入序列{zk}，同时得到最后一轮扩散后的像素值矩阵A，将像素值矩阵A按照图像标准格式保存，得到大小为m×n的密文图像；解密过程，具体包括如下步骤：7)、密文图像量化处理：对于步骤6)中得到的密文图像，获得它的二维像素值矩阵C,将密文图像作为当前图像；8)、构造与超混沌驱动系统结构相异的超混沌响应系统，使用投影同步方法对超混沌响应系统和超混沌驱动系统达到投影同步，产生超混沌响应系统的超混沌序列；9)、获取序列{zk}，取其最后一个元素作为当前的时刻zk的取值；同时，获取序列{zl}，取其最后一个元素作为当前的列置乱指标zl的取值；获取序列{zh}，取其最后一个元素作为当前的行置乱指标zh的取值；10)、图像逆扩散处理：结合当前的时刻zk的取值和超混沌响应系统的超混沌序列，产生密钥矩阵K；利用密钥矩阵K对当前图像按位进行图像逆扩散处理，得到逆扩散后的像素值矩阵C；把逆扩散后像素值矩阵C对应的图像作为当前图像；11)、图像逆列置乱：结合当前的列置乱指标zl的取值和超混沌响应系统的超混沌序列，对当前图像的像素值矩阵C进行逆列置乱；把逆列置乱后的像素值矩阵C对应的图像作为当前图像；12)、图像逆行置乱：结合当前的行置乱指标zh的取值和超混沌响应系统的超混沌序列，对当前图像的像素值矩阵C进行逆行置乱；把逆行置乱后的像素值矩阵C对应的图像作为当前图像；13)、重复步骤10)-步骤12)R轮，按照逆序依次取序列{zk}中元素作为每轮中当前的时刻zk的取值，按照逆序依次取序列{zl}中元素作为每轮中当前的列置乱指标zl的取值，按照逆序依次取序列{zh}中元素作为每轮中当前的行置乱指标zh的取值；同时得到最后一轮2CN106997606A权利要求书2/6页逆行置乱后的像素值矩阵C，将像素值矩阵C按照图像标准格式保存，得到大小为m×n的解密图像。2.根据权利要求1所述的基于超混沌系统投影同步的图像加密方法，其特征在于，所述步骤2中设定超混沌驱动系统的控制参数和初始条件，迭