[发明专利]一种基于明文的图像加密方法

说明书

本发明涉及一种基于明文的图像加密方法，包括：根据明文图像数据和逻辑映射初始值构造三维猫映射密钥；根据所述三维猫映射密钥得到三维猫映射伪随机数序列，以及根据所述逻辑映射初始值得到逻辑映射伪随机数序列；根据所述三维猫映射伪随机数序列对所述明文图像数据进行置乱，得到置乱图像数据；对所述置乱图像数据进行扩散，得到密文图像数据。本发明实施例基于明文构造密钥流，使攻击者在使用选择明文的时候每次选择不同的明文都会产生不同的密钥流，从根本上抵抗选择明文攻击。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及一种基于明文的图像加密方法。

背景技术

数字图像，又称数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表示。由数组或矩阵表示，其光照位置和强度都是离散的。数字图像是由模拟图像数字化得到的、以像素为基本元素的、可以用数字计算机或数字电路存储和处理的图像。图像加密是信息安全领域的一个重要问题，因此图像信息传输和图像加密技术都引起了广泛关注。对于数字图像信息的安全性需求，目前主要考虑四个方面，即：保密性、完整性、鉴别性和不可抵赖性。由于混沌具有低功耗、低复杂度、安全性高和方便性以及易于软件仿真实现等特性，使用混沌图像加密可以很好的满足以上数字图像加密需要达到的四个要求，进而可以有效地保护图像数据，防止图像信息被攻击者所窃取，所以对于图像加密，使用比较多的是混沌加密技术。

目前，在图像加密中应用比较广泛的几种混沌映射有猫映射和逻辑映射，其中猫映射可以被认为是一个在随时间周期变化的在外场中做一维运动的质点所产生的，也可以被描述为在有限区域内反复做拉伸和折叠的变换；逻辑映射从数学形式上来看是一个非常简单的混沌映射，但此系统具有极其复杂的动力学行为，在保密通信领域的应用十分广泛。

近年来，基于混沌系统的图像加密算法是一个研究热点。根据伪随机数生成器是否依赖明文，这些加密算法可以分为两类，一类是密钥流与明文无关；二类是密钥流与明文相关。经过学者研究发现第一类加密算法大部分不安全，原因是这些加密算法或者是仅有一轮置乱扩散，或者是密钥空间小，或者是与明文无关等，导致它们不能有效抵抗攻击。虽然第二类加密算法基于明文，但由于像素值总和不变性，很多伪随机数生成器的密钥空间小，导致其不能抵抗选择明文攻击等。

因此，如何使加密算法能够抵抗选择明文攻击就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于明文的图像加密方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于明文的图像加密方法，包括：

根据明文图像数据和逻辑映射初始值构造三维猫映射密钥；

根据所述三维猫映射密钥得到三维猫映射伪随机数序列，以及根据所述逻辑映射初始值得到逻辑映射伪随机数序列；

根据所述三维猫映射伪随机数序列对所述明文图像数据进行置乱，得到置乱图像数据；

对所述置乱图像数据进行扩散，得到密文图像数据。

在本发明的一个实施例中，根据明文图像数据和逻辑映射初始值构造三维猫映射密钥，包括：

将明文图像数据的最后一列像素值依次与前N-1列像素值进行异或操作，得到一列异或值，标记为其中l_n表示像素值，N为所述明文图像数据的列数；

将明文图像数据的最后一行像素值依次与前M-1行像素值进行异或操作，得到一行异或值，标记为其中h_m表示像素值，M为所述明文图像数据的行数；