[发明专利]一种图像加密方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体为一种图像加密方法。

背景技术

随着计算机通信技术的迅速发展，信息产业逐渐发展壮大，经济效益逐步提高，因此对信息的安全性提出了更高要求。信息安全的核心是密钥的安全性，采用随机序列进行图像加密时，各种密钥都是随机序列，因此随机序列的大小和随机性决定了通信安全指数。对高效、可靠的随机数发生器的研究和开发已经被提上日程，申请号为201110095616.8的专利公开了一种图像加密方法：利用伪随机序列发生器产生的二进制伪随机序列，通过Rijndael算法中密钥异或操作实现图像像素的RGB或灰度值变换，然后通过S-盒变换来完成图像像素的替代；再利用伪随机数发生器生成的整数值序列来实现图像像素的行列置换操作，循环进行k轮加密，最终实现图像加密。解密单元是加密单元的加密过程的反次序单元，利用伪随机序列发生器产生的二进制序列，进行加密的逆运算，然后进行密钥异或运算，最终实现图像解密。伪随机数具有很好的统计特性，但是其种子不具有真随机性并且一旦暴露，攻击者可以根据已知序列准确地预测出后续序列，无法应用于对保密安全性要求高的场合，比如信息安全领域。

发明内容

本发明为了解决采用伪随机数序列加密后的图像抗攻击性不足的问题，提出一种利用真随机序列进行图像加密的方法。

一种图像加密方法，包括以下步骤：

步骤1：由真随机序列发生器生成真随机序列；

步骤2：对原始图像灰度值序列进行置乱得到置乱图像灰度值序列；

步骤3：所述真随机序列和置乱图像灰度值序列进行逐位异或，得到加密图像灰度值序列；

上述步骤1中所述真随机序列发生器，包括随机源模块和后处理电路，其中随机源模块包括晶体振荡器、第一RS触发器RS₁、第二RS触发器RS₂、第三RS触发器RS₃、……、第m-1个RS触发器RS_m-1、第m个RS触发器RS_m，其中，m为正整数，第一异或门XOR₁，第一D触发器D₁和第二D触发器D₂，二分频器；后处理电路包括第二异或门XOR₂、第三异或门XOR₃、第四异或门XOR₄、第五异或门XOR₅和第六异或门XOR₆，第三D触发器D₃、第四D触发器D₄、第五D触发器D₅、第六D触发器D₆、第七D触发器D₇、第八D触发器D₈、第九D触发器D₉、第十D触发器D₁₀和第十一D触发器D₁₁，触发器D_1,1、触发器D_1,2、……、触发器D_1,n-1、触发器D_1,n，触发器D_2,1、触发器D_2,2、……、触发器D_2,n-1、触发器D_2,n，异或门XOR_1,1、异或门XOR_1,2、……、异或门XOR_1,n-2、异或门XOR_1,n-1，异或门XOR_2,1、异或门XOR_2,2、……、异或门XOR_2,n-2、异或门XOR_2,n-1，其中，n为正整数；二分频器的输入端和晶体振荡器连接，第一RS触发器RS₁的R输入端、S输入端和时钟信号输入端与晶体振荡器连接，第二RS触发器RS₂的R输入端、S输入端和时钟信号输入端与晶体振荡器连接，第三RS触发器RS₃的R输入端、S输入端和时钟信号输入端与晶体振荡器连接，依此类推，第m个RS触发器RS_m的R输入端、S输入端和时钟信号输入端与晶体振荡器连接，第一RS触发器RS₁的Q输出端、第二RS触发器RS₂的Q输出端、第三RS触发器RS₃的Q输出端、……、第m-1个RS触发器RS_m-1的Q输出端、第m个RS触发器RS_m的Q输出端分别和第一异或门XOR₁的输入端连接，第一异或门XOR₁的输出端和第一D触发器D₁的D输入端连接，第一D触发器D₁的Q输出端和第二D触发器D₂的D输入端连接，第二D触发器D₂的Q输出端和第三D触发器D₃的D输入端连接，第三D触发器D₃的Q输出端和第四D触发器D₄的D输入端连接，第四D触发器D₄的Q输出端和第五D触发器D₅的D输入端连接，第五D触发器D₅的Q输出端和第六D触发器D₆的D输入端连接，第一D触发器D₁的时钟信号输入端、第二D触发器D₂的时钟信号输入端、第三D触发器D₃的时钟信号输入端、第四D触发器D₄的时钟信号输入端、第五D触发器D₅的时钟信号输入端和第六D触发器D₆的时钟信号输入端分别和二分频器的输出端连接，触发器D_1,1的时钟信号输入端、触发器D_1,2的时钟信号输入端、触发器D_1,3的时钟信号输入端、……、触发器D_1,n-1的时钟信号输入端、触发器D_1,n的时钟信号输入端和二分频器的输出端连接，触发器D_1,1的Q输出端和触发器D_1,2的D输入端连接，触发器D_1,2的Q输出端和触发器D_1,3的D输入端连接，依此类推，触发器D_1,n-1的Q输出端和触发器D_1,n的D输入端连接，触发器D_1,n-1的Q输出端、触发器D_1,n的Q输出端分别和异或门XOR_1,n-1的两个输入端连接，触发器D_1,n-2的Q输出端、异或门XOR_1,n-1的输出端分别和异或门XOR_1,n-2的两个输入端连接，触发器D_1,n-3的Q输出端、异或门XOR_1,n-2的输出端分别和异或门XOR_1,n-3的两个输入端连接，依此类推，触发器D_1,1的Q输出端、异或门XOR_1,2的输出端分别和异或门XOR_1,1的两个输入端连接，异或门XOR_1,1的输出端和触发器D_1,1的D输入端连接，触发器D_2,1的时钟信号输入端、触发器D_2,2的时钟信号输入端、触发器D_2,3的时钟信号输入端、……、触发器D_2,n-1的时钟信号输入端、触发器D_2,n的时钟信号输入端、触发器D_2,n的时钟信号输入端触发器D_2,n的时钟信号输入端和二分频器的输出端连接，触发器D_2,1的Q输出端和触发器D_2,2的D输入端连接，触发器D_2,2的Q输出端和触发器D_2,3的D输入端连接，依此类推，触发器D_2,n-1的Q输出端和触发器D_2,n的D输入端连接，触发器D_2,n的Q输出端、触发器D_2,n-1的Q输出端分别和异或门XOR_2,n-1的两个输入端连接，触发器D_2,n-2的Q输出端、异或门XOR_2,n-1的输出端分别和异或门XOR_2,n-2的两个输入端连接，触发器D_2,n-3的Q输出端、异或门XOR_2,n-2的输出端分别和异或门XOR_2,n-3的两个输入端连接，依此类推，触发器D_2,1的Q输出端、异或门XOR_2,2的输出端分别和异或门XOR_2,1的两个输入端连接，异或门XOR_2,1的输出端和触发器D_2,1的D输入端连接，触发器D_1,n的Q输出端、触发器D_2,n的Q输出端分别和第二异或门XOR₂的两个输入端连接，第三D触发器D₃的Q输出端、第四D触发器D₄的Q输出端、第五D触发器D₅的Q输出端、第六D触发器D₆的Q输出端、第二异或门XOR₂的输出端分别和第三异或门XOR₃的五个输入端连接，第三异或门XOR₃的输出端、第七D触发器D₇的Q输出端分别和第四异或门XOR₄的两个输入端连接，第七D触发器D₇的时钟信号输入端、第八D触发器D₈的时钟信号输入端、第九D触发器D₉的时钟信号输入端、第十D触发器D₁₀的时钟信号输入端、第十一D触发器D₁₁的时钟信号输入端分别和二分频器的输出端连接，第七D触发器D₇的Q输出端和第八D触发器D₈的D输入端连接，第八D触发器D₈的Q输出端和第九D触发器D₉的D输入端连接，第九D触发器D₉的Q输出端和第十D触发器D₁₀的D输入端连接，第十D触发器D₁₀的Q输出端和第十一D触发器D₁₁的D输入端连接，第九D触发器D₉的Q输出端、第十一D触发器D₁₁的Q输出端分别和第五异或门XOR₅的两个输入端连接，第四异或门XOR₄的输出端、第五异或门XOR₅的输出端分别和第六异或门XOR₆的两个输入端连接，第六异或门XOR₆的输出端和第七D触发器D₇的D输入端连接，第四异或门XOR₄的输出端为真随机序列发生器的输出端，输出真随机序列R(i)。