[发明专利]基于超混沌与双随机相位编码的彩色图像加密方法及系统

说明书

本发明提供一种基于超混沌与双随机相位编码的彩色图像加密方法及系统，属于图像加密技术领域。本发明彩色图像加密方法包括如下步骤：对原始彩色图像的分量进行像素位置的置乱；利用超混沌系统产生的混沌序列对置乱后的各分量进行混沌与扩散；利用双随机相位编码对混沌与扩散后的各分量进行编码，得到彩色密图。本发明还提供一种实现所述彩色图像加密方法的系统。本发明的有益效果为：提升了混沌数字图像加密安的安全性和效率。

技术领域

本发明涉及图像加密技术，尤其涉及一种基于超混沌与双随机相位编码的彩色图像加密方法及系统。

背景技术

随着网络的快速发展，人们的经济生活越来越依赖网络，因此网络安全近年来变得越来越重要。数据通信在本质上已经很大程度上变成了网络，大量的便携设备(如智能手机和平板电脑)都嵌入了图像处理功能。同时，通信渠道，如互联网和无线网络，这些技术虽然给我们的生活带来了极大的便利，但也给隐私带来了新的挑战。为了应对这一挑战，需要对涉及国家安全、商业利益和个人隐私等的信息进行加密保护,特别是在传输过程中。混沌图像加密方法是保护数字图像的主要方法，它们利用混沌系统产生的混沌序列对明文图像进行像素位置置乱与像素值扩散，从而得密文图像。

混沌的拓扑传递与混迭特性类似于密码的扩散与混淆特性，因此，基于混沌理论的图像加密算法总体上具有较好的安全性，但随着解密技术的进步，混沌加密技术的不足之处也慢慢显现出来。首先，基于低维混沌系统的加密技术的密钥过于简单容易被非法获得者破解，特别是对于一维混沌系统。其次，对于高维混沌系统而言，虽然密钥空间变大了，但维数越高对应的混沌序列的产生所花时间也越长，从而影响了图像加解密的效率，特别是当频繁产生混沌序列的时候。因此，混沌加密技术很有必要与其它加密技术相结合，从而增加加密技术的安全性。。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种基于超混沌与双随机相位编码的彩色图像加密方法，还提供一种实现所述彩色图像加密方法的系统。

本发明基于超混沌与双随机相位编码的彩色图像加密方法包括如下步骤：

S1：对原始彩色图像的R,G,B分量进行像素位置的置乱；

S2：利用超混沌系统产生的混沌序列对置乱后的各分量进行混沌与扩散；

S3：利用双随机相位编码对混沌与扩散后的各分量进行编码，得到彩色密图。

本发明作进一步改进，步骤S1中，采用Arnold变换对原始彩色图像的R,G,B分量进行像素位置的置乱，置乱次数为1次以上。

本发明作进一步改进，待加密的原始彩色图像I,其高度和宽度分别为M,N，I₁,I₂,I₃分别为原始彩色图像I的R,G,B分量，分别对I₁,I₂,I₃进行Arnold变换，即把原始彩色图像的各个像素点位置按下列公式进行移动，

其中，a,b为控制参数，每进行一次Arnold变换，就相当于对原始彩色图像进行了一次置乱，最后得到置乱后的分量矩阵S₁,S₂,S₃。

本发明作进一步改进，所述Arnold变换的次数为10次。

本发明作进一步改进，步骤S2中，所述混沌与扩散方法为：

S21：利用四维超混沌系统获取四个长度为定值的实值混沌序列X、Y、Z、H；