[发明专利]一种具有多动态耦合系数的多耦合映射晶格中的时空混沌的图像加密方法

说明书

本发明提供一种具有多动态耦合系数的多耦合映射晶格中的时空混沌的图像加密方法，包括建立正弦多动态多耦合映射晶格模型；将明文图像A分为红色明文图像PR，绿色明文图像PG和蓝色明文图像PB；将三种颜色的明文图像PB分别带入SHA‑512算法中，得到秘钥KR，KG，KB；采用建立的正弦多动态多耦合映射晶格模型进行迭代，迭代次数为MN+10，获取得到三种颜色明文图像的扩散序列对得到的三种颜色明文图像的扩散序列进行加密处理，获取图像RC、GC和BC；采用秘钥KR，KG，KB生成随机排序索引GGG将得到的图像RC、GC和BC进行随机混合，得到随机混合索引GGG1；将随机混合索引GGG1分为三个图像，并作为R、G、B分量分配给密文图像CC，得到最终的密文图像CC。

技术领域

本发明涉及通信、密码学、信息技术领域，具体而言，尤其涉及一种具有多动态耦合系数的多耦合映射晶格中的时空混沌的图像加密方法。

背景技术

随着大数据和云计算技术的逐渐成熟，人们已经习惯于在互联网上传输和保存各种数据信息。随着数据的增加，如何防止数据被黑客窃取并提高信息的安全性已成为当前的热点问题。因此，密码学的研究在信息安全中更为重要。数字图像是重要的信息传输载体之一。越来越多的学者提出了不同的图像加密方案，例如替换盒，约瑟夫斯遍历，哈希函数，DNA序列操作，布尔网络和混沌。混沌系统具有对初始值敏感，不可预测，全局稳定性好和数据统计良好的特点。因此，基于混沌系统特征的图像加密已成为信息安全领域的研究热点之一。另外，时空混沌系统比低维混沌系统具有更大的密钥，参数空间和更复杂的动态行为。基于时空系统的图像加密逐渐受到人们的青睐。

Kaneko首先提出了耦合地图格(CML)模型。因为模型在时间和空间维度上都具有复杂的动态行为。然后，对时空混乱进行了不断的研究。经典的时空混沌系统主要包括全局非局部可折叠映射格(GNCML)，交叉折叠映射格(CCML)，双向耦合逻辑映射格(TCML)，随机连接的发现。偶数映射晶格(RCML)，非相邻耦合映射晶格(NCML)和多重耦合映射晶格(MCML)。

近年来，研究人员提出了许多出色的图像加密方案。经典的图像加密方案分为两个阶段：扩散和替换。排列方法包括Arnold映射，循环移位，排序和约瑟夫斯遍历。由于Arnold和Baker映射必须依赖于相关矩阵的参数，因此导致安全性降低。同时，尽管排序和约瑟夫的排列是安全的，但它需要很高的时间复杂度。一些研究者提议将置乱和扩散合并为一个阶段。实验表明，该方案具有较高的安全性和复杂性。然而，为了获得更好的扩散效果，通常必须对整个图像进行至少两次加密，这导致了较高的时间复杂度。

发明内容

根据上述提出的现有的时空混沌系统时空行为的相关动力学差，晶格之间能量扩散效率低，没有突出的密码特性，在图像加密领域没有得到很好的应用等技术问题，而提供一种具有多动态耦合系数的多耦合映射晶格中的时空混沌的图像加密方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种具有多动态耦合系数的多耦合映射晶格中的时空混沌的图像加密方法，包括如下步骤：

S1、建立正弦多动态多耦合映射晶格模型；

S2、将大小为M×N×3，秘钥为KR，KG，KB的明文图像A分为三个图像，分别为红色明文图像PR，绿色明文图像PG和蓝色明文图像PB；

S3、将红色明文图像PR，绿色明文图像PG和蓝色明文图像PB分别带入SHA-512算法中，得到秘钥KR，KG，KB；

S4、采用建立的所述正弦多动态多耦合映射晶格模型进行迭代，迭代次数为MN+10，获取得到红色明文图像的扩散序列RY、RKX、RL以及绿色明文图像的扩散序列GY、GKX、GL以及蓝色明文图像的扩散序列BY、 BKX、BL

S5、对得到的三种颜色明文图像的扩散序列进行加密处理，获取图像RC、 GC和BC；