[发明专利]一种图像加密方法

说明书

本发明提供一种图像加密方法。对明文图像A进行行列更新处理，得到预处理后的图像E；利用了灰度级256的模运算，通过行与行之间的模运算以及列与列之间的模运算，改变了图像的像素和，打破原来明文图像的相邻行和相邻列的强相关性。将图像E的像素和s作为图像特征提取出来，并参与密钥流的生成，通过置乱加密进行第二层加密得到图像Q；改变了传统算法对不同图像进行加密时所采用的相同密钥流的问题。通过图像的灰度值扩散运算，建立起相邻两像素间的互相影响，秘密密钥直接参与密文图像的输出。为了达到雪崩效应，通过密钥流建立起相邻两像素间的互相影响，同时将第二组密钥设计参与密文图像的输出，实现了第三层加密。

技术领域

本发明涉及图像加密领域，更具体地，涉及一种图像加密方法。

背景技术

随着计算机网络的发展和普及，数字信息的交流(如：视频、音频和图像等)越来越普遍。其中，图像作为人们对自然界理解最直接的方式之一，已经广泛深入到日常生活之中。然而，在开放性的网络环境中，非授权的第三方很容易对这些图像信息进行拦截、读取或传播。为了保护图像的安全性，特别是私人图像、军事图像甚至是涉及国家机密的图像，人们提出了对图像进行加密隐藏。与传统文本不一样，图像具有数据大、冗余度高和相关性强等特点，这使得传统的加密算法(如：AES、DES和IDEA等)不能有效地对图像进行加密。因此，如何更好地对图像信息进行保护已经成为当今信息安全领域的一大严峻问题。

由于混沌系统(映射)具有非周期性、遍历性、伪随机性和对初值条件的敏感性等特点，非常适合于密码学中的混淆(confusion)和扩散(diffusion)密码系统。因此，基于混沌系统(映射)的图像加密算法已经变成了现代密码学的重要课题之一。自从1998年Fridrich提出了一种基于混沌的图像加密对称算法，并设计了的经典置乱-扩散(permutation-diffusion)加密机制，专家和学者们在此基础上提出了许多新的基于混沌的图像加密方法。我们知道一维的混沌系统(映射)简单易操作而被广泛应用于图像加密中。但是，其初值条件和控制参数较少，故不能够有效地防止暴力攻击。基于二维或二维以上的混沌系统(映射)的算法设计可以大大提高密钥空间，使得算法的安全性得到较大地提高。然而，目前还有许多问题没有得到有效地解决：第一，在置乱加密时，加密算法只考虑图像的像素位置的置乱，即是说，明文图像在置乱前后其统计特征特别是直方图保持不变；第二，明文图像特征“像素和”在扩散前没有变化，容易造成差分攻击；第三，图像在加密过程中所使用密钥流与明文图像无关，这导致了对不同图像进行加密时，所用的密钥流保持一致不变；第四，秘密密钥在加密过程中仅仅用于生成密钥流，没有直接参与密文图像的获取。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种图像加密方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种图像加密方法，所述方法包括以下步骤：

S1：对明文图像A进行行列更新处理，得到预处理后的图像E，实现明文图像A的第一层加密；

S2：将图像E的像素和s作为图像特征提取出来，并参与密钥流的生成，通过经典的置乱加密进行第二层加密得到图像Q；

S3：通过图像的灰度值扩散运算，建立起相邻两像素间的互相影响，并设计秘密密钥直接参与密文图像的输出。

在一种优选的方案中，步骤S1中，具体包括以下步骤：

S1.1：设明文图像A的大小为m×n像素，对图像A进行行更新预处理，从第二行开始到最后一行，按公式(1)对图像A的第i行上各个元素进行模256的运算得到图像D；

其中，A_i,j表示明文图像A的第i行第j列元素，D_i,j表示行更新预处理后的元素，mod256表示除256后的余数；