[发明专利]一种基于2D-TSCC混沌系统的加密与隐写的双重图像保护方法

说明书

本发明提供一种基于2D‑TSCC混沌系统的加密与隐写的双重图像保护方法。本发明方法融合了图像的隐写技术与图像的加密技术。首先本发明设计了2D‑TSCC混沌系统，该系统处于超混沌状态下的参数范围较大，混沌轨迹充满整个窗口，生成的混沌序列具有较好的随机性，因此可以用来图像的隐写与图像加密。其次，分析载体图像每个比特位所具有的信息量，取其中含有信息量最少的三个比特位，将秘密图像结合2D‑TSCC混沌系统隐写在这3个比特位中。最后，结合2D‑TSCC混沌系统，对载体图像进行置乱与mod扩散，产生密文，将此密文通过信道传输发送给接收方，达到了双重保护图像的效果。

技术领域

本发明涉及通信、密码学、信息技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于2D-TSCC混沌系统的加密与隐写的双重图像保护方法。

背景技术

随着数字多媒体技术的快速发展，越来越多的数字信息在互联网上产生并传播。因此，由于网络的开放性与共享性，信息的保护变得尤为重要。如今，在5G网络全覆盖的时代，图像作为其中一个重要的信息交互的工具，保护隐私的图像逐渐成为了热门的研究内容。如今已经提出了很多的图像的保护方法，例如图像隐写，零水印，图像加密等。由于混沌具有初值敏感，参数敏感，长期不可预测，伪随机等特性。因此结合混沌的图像加密算法得到了大家广泛的关注。现如今，已经提出了很多图像加密方法。隐写是信息隐藏的重要分支，与图像加密不同的是隐写不仅隐藏消息的内容，而且隐藏通信过程本身。隐写需要正常的数字载体作为掩护，来传递秘密信息。如今已经提出了很多隐写的方法。

一维混沌系统形式简单，但是其混沌轨迹比较单一，很容易被破坏，被破坏的系统失去了随机性，不适用于图像加密。三维以上的混沌系统与时空混沌系统，具有更好的混沌性，但是其存在生成混沌序列时间长等问题。因此相比于上述的两类混沌系统，二维混沌系统更适用于图像的保护。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于2D-TSCC混沌系统的加密与隐写的双重图像保护方法。本发明结合混沌系统，提出了一种新的图像保护方案。此方案包括图像的隐写与图像加密。对比单一的隐写或加密算法，本发明提出的图像保护方案更安全，因为攻击者得到秘密信息需要破解两种加密方式，是非常困难的。在隐写阶段，使用2D-TSCC产生的序列确定秘密信息嵌入载体的位置，在加密阶段使用2D-TSCC产生的序列进行置乱和扩散。本发明提出的方法具有较高的安全性，可以抵抗各种攻击方式。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于2D-TSCC混沌系统的加密与隐写的双重图像保护方法，包括如下步骤：

S1、构建2D-TSCC混沌系统；

S2、基于构建的2D-TSCC混沌系统，对载体图像进行处理，得到嵌入秘密图像的载体图像；

S3、对嵌入秘密图像的载体图像进行加密处理，基于步骤S2中得到的混沌序列x和y，得到一个矩阵A₁；对A₁的每一列进行排序，得到新的矩阵A₂，找到A₂(i,j)在矩阵A₁每一列中的位置，记录为A₃，找到A₃中具有相同编号的点，并记录为矩阵A₄；

S4、基于矩阵A₄，对载体图像进行置乱，得到置乱矩阵；

S5、令x₀＝d₃，y₀＝d₄，将设计好的参数μ带入所述2D-TSCC混沌系统中，得到混沌序列X和Y；

S6、对置乱矩阵S做扩散操作，得到密文C。

进一步地，所述步骤S1构建的2D-TSCC混沌系统，其数学方程式具体为：