[发明专利]一种有意义密文的图像加密方法

说明书

本发明公开了一种有意义密文的图像加密方法，所述图像加密方法先在空域中预加密，接着在频域进行基于整数离散小波变换的有意义密文加密。预加密采用现有的数字图像的加密方式得到一个类噪声的中间密文。中间密文的百十位和个位分别与封面图像小波变换后得到的循环移位置乱后的细节矩阵C_V、C_D进行加和，这种嵌入方式的加和降低了有意义密文的纹理特征，把百十位放一起提高了加密系统抗噪声的能力，置乱进一步提高系统的安全性，扩宽了可用的封面图像的大小范围，增强了方法的实用性。加密系统用明文SHA‑256作为密钥一部分，有效提高了明文敏感性和抵御选择明文攻击能力。

技术领域

本发明涉及一种有意义密文的图像加密方法，具体涉及一种基于循环移位置乱和整数离散小波变换的有意义密文的图像加密方法。

背景技术

随着信息交流和多媒体的快速发展，越来越多的图像在网络中传输与储存，但易遭受黑客的各种攻击，因此图像安全性受到越来越多学者关注。现有的图像加密方法主要分为空域和频域加密两种，频域加密方式很多，如基于傅里叶、分数傅里叶、菲涅尔变换以及小波变换等的图像加密方式。空域的加密主要分为两步：置乱和扩散。其中，主要用到像素值置乱、比特置乱、DNA编码、以及异或扩散、取余扩散以及有限域乘法扩散。

以上加密方式加密出来的密文均为类噪声图像或是类纹理图像，凭借这一特点破解者可以轻松在密文传输过程中截取密文，为此Long Bao et al提出基于整数离散小波变换的有意义密文的加密方式，将封面图像经过整数离散小波变化得到一个近似矩阵C_A和三个细节信息矩阵C_H、C_V、C_D，用中间密文的百十位替代C_V，个位替代C_D，再经过离散小波逆变换得到一个肉眼看起来像封面图像的密文。这使得密文在传输过程中极大的降低了被破解者发现的可能性，提高了加密系统的安全性，但是得到的有意义的密文具有严重的纹理特征，使得攻击者可以凭借这一特征而将其截获。为此一些学者修改了中间密文嵌入方式，Yu-GuangYang et al将中间密文的个、十、百位分别与C_H、C_V、C_D加和，替换C_H、C_V、C_D。A.Kanso etal将中间密文的图像化为二进制，将每个数二进制前三位、中间三位和后两位化为十进制数后分别替换C_H、C_V和C_D置乱后的一部分，这种嵌入方式有一个置乱的加密过程，使得系统安全性更高，同时还可以增加封面图像大小来更好的改善密文的纹理特征，但是不重复的全局置乱所用时间过长。以上改进的嵌入方式极大的降低了有意义密文的纹理特征，使得密文与封面图像更加相似，但是这也极大降低了加密方法对噪声的抵抗能力。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于循环移位置乱和整数离散小波变换的有意义密文加密方法。该方法先在空域中预加密，接着在频域进行基于整数离散小波变换的有意义密文加密。预加密采用现有的数字图像的加密方式得到一个类噪声的中间密文。中间密文的百十位和个位分别与封面图像小波变换后得到的循环移位置乱后的细节矩阵C_V、C_D进行加和，这种嵌入方式的加和降低了有意义密文的纹理特征，把百十位放一起提高了加密系统抗噪声的能力，置乱进一步提高系统的安全性，扩宽了可用的封面图像的大小范围，增强了方法的实用性。加密系统用明文SHA-256作为密钥一部分，有效提高了明文敏感性和抵御选择明文攻击能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于循环置乱和整数离散小波变换的有意义密文加密方法，包括如下步骤：

步骤一、混沌初值、参数以及预迭代次数与明文SHA-256联系