[发明专利]一种基于高阶混沌系统的彩色图像自适应加密方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理与信息安全领域，尤其涉及一种能够提高密文抗攻击性的，基于高阶混沌系统的彩色图像自适应加密方法。

背景技术

随着计算机网络技术的迅速发展，信息安全已经变成信息传输和存储的严重问题，图像信息传输和图像加密技术都引起了广泛关注。图像信息本身具有数据量大，数据间相关度高等特点，传统的针对纯文本信息的加密方法，如数据加密标准(DES)、国际数据加密算法、非对称加密算法RSA等,并不完全适合图像加密。由于混沌系统具有密钥空间大、初值敏感性、非周期性、非线性以及不可预测性等特点，基于混沌的图像加密方法在安全性、适应性上具有优势，近年来得到了广泛的研究。

目前，混沌图像加密方法通常包括图像像素值调整和像素位置置乱这两种基本操作。图像像素值调整是通过更改图像灰度值来加密图像，像素位置置乱是通过更改图像像素坐标来加密图像。但这两种传统的加密操作的加密密钥均与明文图像无关，所以难以抵抗已知明文攻击。同时，这两种基本加密操作并用虽有助于降低密文像素点间相关性，但算法复杂且运算效率低，也存在算法占用存储空间大和实际应用不便等缺点。采用单一的像素值调整操作，加密算法占用空间小且实际应用方便，相对两种基本加密操作并用在图像加密效率方面具有一定的优势。

此外，常用混沌加密算法多采用低维混沌系统或多混沌系统并用，存在密钥空间小或加密算法对密钥敏感性不强等缺点，采用高维混沌系统，可有效克服这一缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高加密效果和安全性的，基于高阶混沌系统的彩色图像自适应加密方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于高阶混沌系统的彩色图像自适应加密方法，包括以下几个步骤：

步骤一：获得明文彩色图像I_in，图像尺寸为M×N，提取图像的三色通道矩阵R,G,B分别构成三个M×N的矩阵I^R，I^G，I^B；

步骤二：求取彩色像素图像I_in三通道矩阵I^R、I^G和I^B的和s，用α₁表示s′小数点后第一位，α₂表示s′小数点后第二位，用α_t表示s′小数点后最后一位，则s′＝0.α₁α₂…α_t；

步骤三：求取绝对误差序列ε＝{ε₁,ε₂,ε₃,ε₄,ε₅,ε₆}，其中ε_i的正负号由小数点后第一位决定，如果α_imod2＝0，则ε_i取正号，否则ε_i取负号；

步骤四：求取高阶混沌系统的初始参数x_i′₀,i＝1,2,…,6，其中x_i′₀＝x_i0+ε_i,i＝1,2,…,6，将初始参数代入高阶混沌系统迭代m+3MN次，去除前m个值，获得混沌序列Y＝{y₁,y₂,y₃,y₄,y₅,y₆}；

步骤五：求取参考混沌序列y_t，其中t＝α₃mod6+1，根据t_i＝y_t(i)mod6+1,i＝1,2,3确定三通道混沌加密序列序号，得到三通道混沌加密序列

步骤六：采用公式对图像像素值进行加密并得到密文图像矩阵C^R、C^G和C^B，其中和分别为密文图像矩阵的前一次迭代值，且

步骤七：将矩阵C^R，C^G和C^B复合，得到密文图像I_out。

有益效果：

本发明采用单一像素值调整及三通道耦合运算，算法简单且占用空间小，加密算法运行效率高，极大降低了密文像素值间的相关性。即原图像像素点间相关性为90％以上，本发明加密后图像像素点相关性降为1％以下。