一种基于混沌系统的图像加密改进方法.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(10)申请公布号CNCN103780794103780794A(43)申请公布日2014.05.07(21)申请号201310695805.8(22)申请日2013.12.17(71)申请人中山大学深圳研究院地址518057广东省深圳市南山区科技园南区虚拟大学园A610(72)发明人刘海亮张承美罗笑南杨艾琳苏航(51)Int.Cl.H04N1/32(2006.01)H04L9/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种基于混沌系统的图像加密改进方法(57)摘要本发明公开一种基于混沌系统的图像加密改进方法。该方法如下：1）输入原始图像K（）和密钥，并进行XOR运算；2）将变换后的图像运用Arnold映射进行一次置乱，并交换和位置的像素；3）再次进行XOR运算，得到图像G；4）将图像G分解成一维向量Z=，其中每个元素代表像素值。5）连续迭代Lorenz混沌系统，得到3个运算值，i=1,2,…，然后结合向量Z求得加密数据流。则所得加密数据流不仅依赖于Lorenz混沌系统，而且还与图像G有关。6）图像G与加密数据流按照特定的公式进行异或运算，从而得到对应的密文向量c=7）重复1到6，直到迭代轮数达到M为止，此时所输出的图像就是密文图像。本方法是混沌系统图像加密的一种改进方法，具有满意的加密效果，较高的编码效率。CN103780794ACN1037894ACN103780794A权利要求书1/1页1.一种基于混沌系统的图像加密改进方法，其特征在于：在置乱阶段前面和后面添加两个简单的异或操作，这样在置乱阶段，像素位置的置乱和像素值得替换是同时进行的。同样，在扩散阶段，像素位置的变换也增加了置乱的效果。从而达到在较少的迭代轮数就能取得令人满意的加密效果，缩短加密时间。2.根据权利要求1所述的一种基于混沌系统的图像加密改进方法，其特征在于：将变换后的图像运用Arnold映射进行一次置乱，并交换和位置的像素。这样前一轮位置的像素就可以在下一轮迭代中被置乱。可以被看作密钥进行控制。3.根据权利要求1所述的一种基于混沌系统的图像加密改进方法，其特征在于：将再次进行XOR运算的图像G分解成一维向量Z=，其中每个元素代表像素值。连续迭代Lorenz混沌系统，得到3个运算值，i=1,2,…，然后结合向量Z求得加密数据流。则所得加密数据流不仅依赖于Lorenz混沌系统，而且还与图像G有关。4.根据权利要求3所述的一种基于混沌系统的图像加密改进方法，其特征在于：将图像G与加密数据流按照规定的公式进行异或运算，从而得到对应的密文向量c=。5.根据权利要求1到权利要求4所述的一种基于混沌系统的图像加密改进方法，其特征在于：当迭代轮数达到M时，此时所输出的图像就是密文图像。2CN103780794A说明书1/3页一种基于混沌系统的图像加密改进方法技术领域[0001]本发明涉及数据加密技术领域，具体涉及一种基于混沌系统的图像加密改进方法。背景技术[0002]随着计算机网络通讯技术的飞速发展，越来越多的信息将通过互联网传播，安全高效的保密通信方式已成为研究热点。混沌系统具有许多优良特性，如敏感依赖于初始条件和系统参数，各态经历的遍历性及混合扩散（伸展和折叠）特性等。这些特性正好符合密码系统对混乱和散布特性的要求，因此混沌系统成为构造密码系统的理想选择。[0003]在这里需要了解两个相关的背景知识：二维Arnold映射置乱和三维Lorenz混沌系统替换。[0004]1）利用Arnold映射对图像的像素进行置乱。假设图像的大小为，所对应的坐标位置为W=，则应用到图像加密的广义Arnold映射可以定义为：[0005]其中p，q和迭代数M（加密算法循环次数）作为密钥进行控制，当进行足够多轮的迭代后，图像将具有很好的置乱效果。[0006]2）利用混沌Lorenz系统进行图像像素值的替代。典型的Lorenz系统可描述为：发明内容[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种基于混沌系统的图像加密改进方法，使得在保证安全性的情况下，提高编码效率。[0008]为了实现发明的目的，本发明采用的技术方案如下：[0009]本发明提供一种基于混沌系统的图像加密改进方法，包括：[0010]输入原始图像K（）和密钥，并进行XOR运算；[0011]将变换后的图像运用Arnold映射进行一次置乱，并交换和位置的像素；[0012]再次进行XOR运算，得到图像G。将图像G分解成一维向量Z=，其中每个元素代表像素值。连续迭代Lorenz混沌系统，得到3个运算值，i=1,2,…，然后结合向量Z求得加密数据流。[0013]则所得加密数据流不仅依赖于Lorenz混沌系统，而且