[发明专利]一种基于比特位分组的多轮对称数字图像加密方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于比特位分组多轮对称加密的数字图像加密方法及系统。包括：图像获取模块，用于获取各种形式的图像信息；预处理模块，用于将获取到的图像信息处理成统一的格式，使其能够被加密模块识别和处理；加密模块，用于根据所述比特位分组多轮对称加密方法对输入图像进行加密变换，确定加密图像；密文传输模块，用于将加密图像从发送方无损地传输到接收方；密钥传输模块，用于将密钥从发送方以安全可靠的方式的传送给接收方；解密模块，用于对加密图像进行解密变换，恢复出原始图像；后处理模块，用于将解密出的原始图像处理成用户所需的形式；图像输出模块，用于将解密出的原始图像以特定的形式输出。本发明相对于非对称加密效率更高。

技术领域

本发明涉及信息安全、隐私保护和数字图像保密通信技术领域，特别是涉及一种基于比特位分组多轮对称加密的数字图像加密方法及系统。

背景技术

互联网每时每刻都会通过各种方式生成并传输大量的数字信息。其中，数字图像是一种广泛使用的数据格式，因为它以可视化的方式承载信息。在遍布网络的数字图像中，有些是机密图像，所有者不希望其他人未经授权访问，一个典型的例子是军事机密图像。因此，保护这些秘密图像的内容极为重要。为了保护数字图像，研究人员开发出了多种不同的技术，例如数据隐藏，水印和加密等等。在这些技术中，图像加密通过各种特定的变换算法将有意义的图像转换为无法识别的类似噪声的图像，从而为数字图像的保密通信提供了最直接的方法。大多数图像加密算法通常依据众所周知的“置乱-扩散”模式来设计。其中置乱特性是通过随机分离数字图像中相邻的像素来实现的，而扩散特性则可以通过将普通图像中的小变化散布到密文图像的所有像素中来获得。收到密文图像的通信主体只有拥有正确的密钥，才能重建原始图像信息。没有正确的密钥，就无法访问原始图像中的任何信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效可靠的数字图像加密方法及系统。

本发明的具体的技术方案如下：

一种基于比特位分组的多轮对称数字图像加密方法，所述方法包括：

根据原始数字图像各点的像素值获取输入图像矩阵；

对所述输入图像矩阵各点的像素值按照其二进制比特位进行拆分，确定高比特位输入图像矩阵和低比特位输入图像矩阵；

根据预设置乱算法和预设密钥值，对所述高比特位输入图像矩阵进行置乱操作，确定高比特位置乱图像矩阵；

根据预设扩散算法和预设密钥值，对所述低比特位输入图像矩阵进行扩散操作，确定低比特位扩散图像矩阵；

利用所述低比特位扩散图像矩阵对所述高比特位置乱图像矩阵逐元素进行异或操作，确定高比特位扩散图像矩阵；

根据预设像素交换算法和预设密钥值，对所述高比特位扩散图像矩阵和所述低比特位扩散图像矩阵进行随机像素交换，确定高比特位加密图像矩阵和低比特位加密图像矩阵；

交换所述高比特位加密图像矩阵和所述低比特位加密图像矩阵的值；

将所述高比特位加密图像矩阵和所述低比特位加密图像矩阵的对应元素按二进制比特位进行拼接，确定第一轮加密图像矩阵。

将所述第一轮加密图像矩阵作为新的输入图像矩阵，重复执行前述所有加密操作n-1次，确定第n轮加密图像矩阵。

可选的，所述根据预设置乱算法和预设密钥值，对所述高比特位输入图像矩阵进行置乱操作，确定高比特位置乱图像矩阵，包括：

根据所述高比特位输入图像矩阵的行数值、列数值和预设密钥值，通过Logistic-Tent耦合混沌映射生成第一混沌索引矩阵和第二混沌索引矩阵；

根据所述高比特位输入图像矩阵、所述第一混沌索引矩阵和所述第二混沌索引矩阵，对所述高比特位输入图像矩阵中不同位置的像素进行交换，确定高比特位置乱图像矩阵。