[发明专利]基于位级置乱和网络扩散的图像加密方法有效

专利信息
申请号: 202110107980.5 申请日: 2021-01-27
公开(公告)号: CN112887506B 公开(公告)日: 2022-06-24
发明(设计)人: 底晓强;李锦青;管红梅 申请(专利权)人: 长春理工大学
主分类号: H04N1/44 分类号: H04N1/44;H04L9/00
代理公司: 长春众邦菁华知识产权代理有限公司 22214 代理人: 曲博
地址: 130000 吉林*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 基于 位级置乱 网络 扩散 图像 加密 方法
【说明书】:

基于位级置乱和网络扩散的图像加密方法,涉及图像加密技术领域,解决现有图像加密效率与安全性相互矛盾的问题,本发明提出的基于位级置乱和网络扩散的图像加密方法,置乱过程把像素平面转换为位级平面,在位级平面的基础上进行比特级像素置乱,扩散部分采用“简化的Feistel网络”扩散方法,对像素进行扩散操作,提升了扩散效率,大大减少了加密时间,在保证运算速度的情况下,达到安全的加密效果。

技术领域

本发明涉及图像加密技术领域,具体涉及一种基于位级置乱和网络扩散的图像加密方法。

背景技术

随着信息传输方式的多样性,图像已经成为了多媒体传输中一个不可或缺的部分。图像在医疗、军事、科技、教育等领域的渗透,使得对其安全性的要求逐步提升。近年来,越来越多的图像加密算法不断涌现,针对不同领域对图像加密的不同需求,各类算法应运而生。图像加密的基本步骤分为置乱—扩散两个部分,置乱过程是改变像素位置的过程,扩散过程是改变像素值大小的过程,以此达到隐藏明文图像信息的目的。虽然这样的加密方法可以在一定程度上保证图像的安全性,但加密效率不高。为了提高图像加密后的安全性,很多算法都无法达到算法的简洁程度与加密时间效率的平衡。

发明内容

本发明为解决现有图像加密效率与安全性相互矛盾的问题,提供一种基于位级置乱和网络扩散的图像加密方法。

基于位级置乱和网络扩散的图像加密方法,该方法由以下步骤实现:

步骤一、选择大小为M×N的灰度图像作为原始图像Image;

步骤二、将步骤一所述的原始图像Image中的每个像素的像素值采用8位二进制数表示,生成位级矩阵Imagebn

步骤三、将步骤二所述的位级矩阵Imagebn进行矩阵变换,转换为八个一维位级序列Simagebn

步骤四、迭代混沌系统,生成混沌矩阵,从位置p1开始取,取大小为M×N的混沌序列HCM;

步骤五、将步骤四所述混沌序列HCM按照升序排列,获得索引矩阵Index1,将混沌序列HCM按照降序排列,获得索引矩阵Index2

步骤六、将步骤三所述的八个一维位级序列Simagebn分别按照索引矩阵Index1和索引矩阵Index2进行排序;

步骤七、将步骤六所述一维位级序列Simagebn按照序列置乱密钥合并为大小为(M×N)×8的组合矩阵Himage;

步骤八、依次提取所述组合矩阵Himage中的每八位二进制位,并将其转换为十进制数,生成十进制组合矩阵DHimage;

步骤九、将步骤八中所述的组合矩阵DHimage进行矩阵分割,分割成大小均为的两个分割矩阵Fimage1和Fimage2,分割方法为隔一数一取;

步骤十、将迭代后的混沌序列的值映射到0到255之间,获得混沌系统HCM255;从混沌系统HCM255的位置p1开始取,取大小为M×N/2的混沌序列Y1

步骤十一、将所述混沌序列Y1与分割矩阵Fimage1进行按位异或,异或后的矩阵记为Fimage1_1,将Fimage1_1进行重排,获得重排后矩阵Fimage1_2

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