[发明专利]基于预存储和三维Arnold变换的彩色图像快速加密方法

说明书

为提高图像加密效率，受著名的外部设备联机并行操作（Simultaneous Peripheral Operations On‑Line，Spooling）系统启发，采取空间换时间的思想，设计了一种基于预存储和三维Arnold变换的彩色图像快速加密方法。在加密前，预计算周期T个新变换矩阵，并将其分别保存到T个文本文件中。在加密时，从第t∈[1,T‑1]个文本文件中读取对应的新变换矩阵，并对原始图像进行一次新三维Arnold变换，可得加密图像。实验表明：该方法操作简单，易于实现，可明显提高图像加密效率。

技术领域

本发明涉及加密技术领域，具体涉及一种基于预存储和三维Arnold变换的彩色图像快速加密方法。

背景技术

信息时代下，无时无刻都有大量数据和信息的共享与使用，数据的假冒、泄露、篡改等问题屡见不鲜，人们对信息安全越来越重视。据统计分析，在人类获取的信息中有75%来自图像信息。因此，研究高效、安全的图像加密方法意义重大。

图像加密方法通常对加密效率要求较高，而对存储空间开销即占用的存储空间大小要求不高。

Arnold变换是一种常用的加密方法，具有周期性。然而，它计算量大，特别是当选取迭代次数较大时，会导致加密效率很低。基于此，受著名的外部设备联机并行操作（Simultaneous Peripheral Operations On-Line，Spooling）系统启发，利用空间换时间的思路来提高Arnold变换的效率。

发明内容

本发明的目的：针对图像加密方法效率低和耗时长的问题，提出一种基于预存储和三维Arnold变换的彩色图像快速加密方法。

本发明的技术方案：为实现上述发明目的，采用的技术方案为一种基于预存储和三维Arnold变换的彩色图像快速加密方法，加密步骤详述如下：

步骤1：计算变换周期：令原始图像为一幅RGB图像 I，红、绿和蓝分量分别为 R={ r}， G={ g}和 B={ b}，计算：

， （1）

其中，为变换矩阵， r¹,  g¹,  b¹分别为变换后的 R,  G,  B值；从集合{0, 1, …, 255}中任取三个数分别作为 r,  g,  b的值，利用公式（1）反复迭代数次，当迭代结果与 r,  g,  b数值完全相同时，此迭代次数即为三维Arnold变换的周期 T；