[发明专利]批量图像组合加密方法及装置

说明书

本发明公开一种批量图像组合加密方法及装置，该方法包括：取K张大小为M×N的图像作为哈希算法的输入；将上述K张图像等分为3组，生成三个大小为M×N的新图像P¹，P²和P³；更新P³：将P¹、P²和更新后的P³组合生成加密序列矩阵Q；以Q的第一行数值Q(1，n)为参数对图像进行行置乱，之后以Q的第二行数值Q(2，n)为参数对图像进行列置乱，所有的图像均更新为置乱后的图像将加密序列矩阵Q与所有置乱图像中对应位置的像素值进行异或运算，生成密文图像采用加密算法对矩阵Q进行加密，得到加密之后的矩阵本发明可以在确保安全性的基础上大幅降低加密过程的时间开销。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种批量图像组合加密方法及装置。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，数字图像越来越广泛地应用于商业活动和社会生活之中，致使蕴含着大量商业和隐私信息的图像数量成指数级增长，由此极大地促进了对高速加密算法的迫切需求，特别是对具有大量低性能电子设备的物联网环境下的图像加密来说，这种需求更为迫切。加密领域经过多年的发展，涌现了大量具有较高安全性的加密算法。当前，混沌加密方法是现有最具代表性的图像加密方法。在安全性方面，基于混沌系统的加密方法依赖于浮点数运算，而且对浮点数的精度要求较高，但是在低计算机精度环境下这些混沌系统的随机性会遭到严重破坏，导致相应加密方法的安全性急剧降低；在加密速度方面，基于混沌系统的加密方法大致可分为两类：一类是加密过程中每个像素对应一个混沌随机数，另一类是多个像素对应一个混沌随机数。前者所用的混沌系统每产生一个随机数往往需要数十次的浮点数运算，安全性较高的高维混沌系统的计算次数更高；后者虽然需要产生的随机数数量相比前者会大幅降低，但是在加密过程则往往需要多轮加密，因此它们的时间开销均较大。现有加密算法难以满足上述环境下的实际需求。因此，设计即使在低精度环境下也具有较高安全性的高速加密算法，是一个亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明针对低计算精度环境下现有图像加密方法的安全性和速度均较低的问题，提出一种批量图像组合加密方法及装置，本发明不仅表现出较高的安全性，而且时间复杂度非常小，可以在确保安全性的基础上大幅降低加密过程的时间开销。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提出一种批量图像组合加密方法，包括：

步骤1、生成哈希值：取K张大小为M×N的图像，将所述图像作为哈希算法的输入，哈希算法的输出是20个字节的数字，分别用H(s)，s＝1，2，...，20表示，每个H(s)的取值范围是0-255；

步骤2、生成组合图像：将上述K张图像等分为3组，分组后的每个图像分别表示为其中，k＝1，2，...，K/3，i＝1，2，3；然后对第1组内的所有图像中位置为(1，1)的像素值进行异或操作，生成一个新的像素值之后，依次对每1组内所有图像中除位置为(1，1)的像素值外的所有像素值分别进行上述异或操作，直至生成一个大小为M×N的新图像P¹；同理，分别在第2组和第3组内进行上述操作，对应生成新图像P²和P³；

步骤3、更新P³：将步骤2中生成的P³中像素值P³(m，n)与步骤1中生成的H(s)，s＝[(m一1)×N+n]mod 20进行异或运算，并将该像素值更新为上述操作生成的新值，即

步骤4、按照如下公式生成加密序列数：

p¹(m，n)＝15×P¹(m，n)％251

p²(m，n)＝14×P²(m，n)％241