[发明专利]一种数字图像加密和解密方法无效
申请号: | 201210008880.8 | 申请日: | 2012-01-13 |
公开(公告)号: | CN102609893A | 公开(公告)日: | 2012-07-25 |
发明(设计)人: | 耿桂华 | 申请(专利权)人: | 航天科工深圳(集团)有限公司 |
主分类号: | G06T1/00 | 分类号: | G06T1/00 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 518048 广东省深圳*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 数字图像 加密 解密 方法 | ||
技术领域
本发明涉及图像处理领域,尤其涉及一种数字图像加密和解密方法。
背景技术
随着互联网和通信技术的不断发展,数字图像作为最直观、生动、形象的信息载体在日常生活中的使用也越来越广泛,并逐渐成为一种主流的网络信息表达方式,它不但方便快捷,不受地域的限制,而且费用很低,效率较高。传统图片经销商的销售模式也逐渐转变为电子商务模式。在这种商业背景下,为了解决客户在决定是否购买数字图片之前能够对图片的基本信息进行预览的问题,提出了数字图像选择加密模式,虽然选择加密后的图像仍保留着其主要内容,但从视觉效果上观察比原始图像要更粗糙,这样客户在对退化图像体验之后决定购买时,则为其提供在线或离线恢复的解密密钥即可,这也就实现了“先试后买”的商业双赢模式,无论客户还是经销商均可从中得到好处。
众所周知,传统经典密码算法DES, AES以及 IDEA等都是针对文本信息设计的,要对数字图像进行加密,最直接的方式就是将以二维数组格式存储的图像数据转换成二进制的数据流后,采用传统加密标准对其进行加密处理。但是数字图像的数据量大,冗余度高等特点使得采用传统算法进行加密,不但要消耗大量的时间和资源,而且加密后的图像仍有明显的不可控轮廓信息,这在实际加密应用中是不能接受的。
近年来国内外专家学者在数字图像加密技术领域经过长期细致而深入地研究,取得了丰硕的科研成果,提出基于“揉面团”思想和图像编码的多种图像加密技术,但得到的是一幅类似白噪声毫无意义的图像,这在数字图像若作为电子商品在互联网上进行在线销售时,很难想象客户对其产生购买的欲望。
为此研究者提出了像素选择、位平面选择以及频域选择的图像选择加密算法。但是由于图像中相邻的像素点之间具有很强的相关性和较大的空间冗余。若只加密其部分像素,则剩余像素仍然可以为攻击者提供大量的信息。这样被加密的像素就可以简单地认为是一种比较容易消除的噪声而已,如果对其进行均值滤波、中指滤波和维纳滤波攻击,很容易得到效果不错的图像。同样在由于图像中的能量在频域分布不均导致加密程度不可控,即要么加密后图像中的大部分内容依然存在,要么就是图像质量将会急剧下降,不能很好地适用于商业应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的加密不可控和图像质量不佳的缺陷,提供一种数字图像加密和解密方法,该技术方案根据用户的需求对待加密图像的进行不同轮数的加密,并能抵抗各种滤波攻击的同时,实现图像像素均值不变,以保持原有图像的整体风貌。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种数字图像加密方法,所述方法包括以下步骤:
A1.根据待加密图像指定加密后图像的灰度值范围,假定该灰度值范围为[Vmin,Vmax];
B1.将待加密图像划分为 个相同大小的像素块,每个像素块中的像素值为,并通过下述公式计算像素均值P,其中,n为大于零的自然数,
;
C1.根据用户预先设置的48位二进制密钥流K生成子密钥,并根据像素均值P建立Logistic映射数学模型,其中, ,的值为1或者0;
D1.根据Logistic映射数学模型生成的浮点数转化为二进制序列,以将该二进制序列作为下一个像素块的子密钥;
E1.基于改进的Arnold变换对每个像素块内像素进行置乱操作,并将置乱后的像素块组合成矩阵I;
F1.通过对矩阵I中相邻像素和进行替换操作,以形成密文图像。
在本发明所述的加密方法中,所述步骤F1之后还包括以下步骤:
G1.根据待加密图像的退化程度,循环步骤A1至F1。
在本发明所述的加密方法中,所述步骤C1中所建立的Logistic映射数学模型为:
,,
其中,;
。
在本发明所述的加密方法中,所述步骤D1中根据Logistic映射数学模型生成的浮点数具体为:
,其中,L为浮点数的位数,L为大于零的自然数。
在本发明所述的加密方法中,所述步骤D1中二进制序列为:。
在本发明所述的加密方法中,所述步骤E1中基于改进的Arnold变换对每个像素块内像素进行置乱操作具体公式为:
,
其中,分别为像素块置乱前各像素点的坐标,分别为像素块置乱后各像素点的坐标,
。
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