[发明专利]一种基于混沌映射和混沌S盒代换的图像加密方法

说明书

本发明提供了图像加密技术领域的一种基于混沌映射和混沌S盒代换的图像加密方法，包括：步骤S10、获取彩色图像文件并进行哈希计算得到哈希值，基于哈希值计算系统参数；步骤S20、基于哈希值生成四维超混沌映射的四个初始值，进而得到四组混沌伪随机序列；步骤S30、基于混沌伪随机序列以及系统参数提取序列W_z，利用序列W_z以及使用AES算法的S盒生成混沌S盒；步骤S40、对彩色图像文件进行Arno l d置乱得到置乱图像，利用混沌S盒对置乱图像进行字节代换得到代换图像；步骤S50、利用混沌伪随机序列以及系统参数，对代换图像中RGB的三个分量进行图像扩散加密得到三个密文数据，基于各密文数据得到加密图像。本发明的优点在于：极大的提升了图像加密的安全性。

技术领域

本发明涉及图像加密技术领域，特别指一种基于混沌映射和混沌S盒代换的图像加密方法。

背景技术

随着互联网和多媒体技术的发展，数字图像的传播和影响范围不断延伸，每天都有大量的数字图像在互联网上传输、共享以及存储。如何确保涉及如军事、金融、政治、医疗等敏感信息的数字图像在传输和存储过程的安全性，一直是信息安全中的热门研究内容，保护数字图像最直接的方式就是进行加密。但由于数字图像不同于文本信息，具有相关性强、数据量大、冗余度高等特点，用于文本加密的RSA、数据标准加密(DES)、高级加密标准(AES)、国际数据加密算法(IDEA)等加密算法不适合数字图像的加密，使得数字图像在传输和存储过程中存在极大的安全隐患。

因此，如何提供一种基于混沌映射和混沌S盒代换的图像加密方法，实现提升图像加密的安全性，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于混沌映射和混沌S盒代换的图像加密方法，实现提升图像加密的安全性。

本发明是这样实现的：一种基于混沌映射和混沌S盒代换的图像加密方法，包括如下步骤：

步骤S10、获取彩色图像文件，对所述彩色图像文件进行哈希计算得到哈希值作为系统密钥，基于所述哈希值计算系统参数P；

步骤S20、基于所述哈希值生成四维超混沌映射的四个初始值，基于各所述初始值得到四组混沌伪随机序列；

步骤S30、基于所述混沌伪随机序列以及系统参数P提取长度为256的序列W_z，并利用所述序列W_z以及使用AES算法的S盒生成混沌S盒；

步骤S40、对所述彩色图像文件进行Arnold置乱得到置乱图像I_s，利用所述混沌S盒对置乱图像I_s进行字节代换得到代换图像I_su；

步骤S50、利用所述混沌伪随机序列以及系统参数P，对所述代换图像I_su中RGB的三个分量进行图像扩散加密得到三个密文数据，基于各所述密文数据得到加密图像I_enc。

进一步地，所述步骤S10具体为：

获取大小为m×n的RGB格式的彩色明文图像文件，利用哈希函数SHA-256对所述彩色明文图像文件进行哈希计算得到256位的哈希值，将所述哈希值进行32等分并存储为矩阵K，对所述矩阵K求和得到系统参数P：

P＝sum(K(1:32))。

进一步地，所述步骤S20具体包括：

步骤S21、将所述哈希值均分为8个子哈希值K(1:4)、K(5:8)、K(9:12)、K(13:16)、K(17:20)、K(21:24)、K(25:28)以及K(29:32)；