[发明专利]一种像素值双重置换与像素位置的混沌加密算法

说明书

一种像素值双重置换与像素位置的混沌加密算法,主要由以下步骤实现：对数字图像进行像素位置置换，即对像素位置加密；对经过像素位置加密得到的密图再进行像素值的变换，即通过设置加密算法，对密图的每个像素的像素值进行加密，改变密图的R、G、B值，甚至改变Alpha值，从而得到密图；对图像进行解密算法。本发明利用Logistic混沌序列对像素位置和像素值进行置换，加密后图像像素点分布比较均匀，完全覆盖了原图像，无法得出原图像的细节信息，较于现有加密算法，本发明的加密算法的密钥空间无穷大，而且加密过程中应用了多个混沌序列，更极大地增加了密钥空间，使得整个加密算法既有较好的加密效果，又有较强的安全性。

技术领域

本发明涉及加密技术领域，具体涉及一种像素值双重置换与像素位置的混沌加密算法。

背景技术

混沌图像加密技术是近年来应用非常普遍的一种数字图像加密技术，混沌现象是指在非线性动态系统中出现的确定性和类似随机的过程，混沌动力学在此基础上得到迅猛发展，这使得混沌可以用来作为一种新的密码体系，可以加密文本、声音及图像数据。1997年Fridrich首次将混沌加密方法应用到图像加密中，随后，混沌图像加密技术成为数字图像加密技术研究的热点。

混沌加密的原理就是将原始信息与混沌发生器产生的混沌序列进行特定的运算，使原始信息转换为具有类似随机噪声的性态，从而对数字图像文件加密。解密就是将加密信息与混沌发生器产生的混沌序列进行反运算，去除混沌信号，使原始信息恢复。混沌加密技术效率高、操作速度快、实施简易、计算费用低廉，使得基于混沌的图像加密可行性好，在军事、工业以及商业应用的图像和视频通信方面具有广阔前景。然而传统的混沌加密技术只是利用混沌序列与原始信息进行某种运算，使得原始信息变为具有类似随机噪声的性态，从而达到加密目的。目前绝大多数混沌加密算法实质上是单一的图像像素值置乱或图像像素位置置乱，而单一的使用其中任一种都无法保证图像具有较高的安全性，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明针对上述所要解决的问题，提供一种扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种像素值双重置换与像素位置的混沌加密算法,由以下步骤实现：

步骤1，对数字图像进行像素位置置换，即对像素位置加密；

步骤2，对经过像素位置加密得到的密图再进行像素值的变换，即通过设置加密算法，对密图的每个像素的像素值进行加密，改变密图的R、G、B值，甚至改变Alpha值（透明度），即改变各像素的灰度值，从而得到密图；

步骤3， 对图像进行解密算法。

步骤1具体实现方法为：

（1） 将数字图像矩阵Am′n按行扫描形成长度为m′n的一维序列P{P1，P2，……，Pm′n}；

（2） 用Logistic混沌函数产生一个长度为m′n的混沌序列L{L1，L2，……，Lm′n}，并且将L{L1，L2，……，Lm′n}与P{P1，P2，……，Pm′n}中的元素一一对应；

（3） 将所产生的混沌序列L{L1，L2，……，Lm′n}的m′n个值由小到大排序，形成有序序列L’{L’1，L’2，……，L’m′n}，由于L{L1，L2，……，Lm′n}与P{P1，P2，…..，Pm′n}中的元素一一对应，P{P1，P2，……，Pm′n}也由同样的置换规则置换成P’{P’1，P’2，……，P’m′n}；

（4） 将一维序列P’{P’1，P’2，……，P’m′n}按顺序每m个元素构成一行，从而得到二维矩阵Bm′n，Bm′n就是加密后的图像矩阵。

步骤2具体实现方法为：