[发明专利]基于明文和密钥构造加密参数的数字图像加密方法

摘要

本发明公开了一种基于明文和密钥构造加密参数的数字图像加密方法，主要解决现有技术对明文敏感度相对较低的问题，其实现方案是：1)通过沌映射对图像进行加密，该映射包括三维猫映射和时空混沌映射，即先用三维猫映射的四种变换矩阵对明文图像进行置乱和初步混淆，以增加密钥空间和算法的复杂性；再用时空混沌映射对初步混淆后的图像进行扩散和深度混淆，以加强明文对密文的影响；2.将1)的过程反复执行多轮得到加密图像，每轮加密的密钥均动态改变，增加密文的复杂性。本发明能有效的抵抗各种已知攻击，具有很高的安全性，且易于在软件中实现，可用于保密通信。

主权项

1.一种基于明文和密钥构造加密参数的数字图像加密方法，包括：(1)用混沌映射对数字图像进行加密，该混沌映射包括三维猫映射和时空混沌映射：(1a)设原始明文图像的大小为N×N，将其看成一个N×N的二维数组，共有N×N个像素值，其中N≥256；(1b)用三维猫映射对原始明文图像进行置乱处理，改变图像中每一个像素点所在的位置：(1b1)对原始明文图像的N×N个像素值从左到右、从上到下依次编号为0～N×N‑1；(1b2)将每三个连续编号的像素设为一组，获得新位置编号：其中，矩阵A是三维猫映射的四种不同变换矩阵中的任意一种变换矩阵；右侧的输入(j,j+1,j+2)为原来连续的三个位置编号，其中为向下取整符号；左侧的输出(u,v,w)为新位置编号，u、v和w的取值范围均为[0,N×N‑1]；(1b3)将原来连续的三个位置编号与新得到的三个位置编号对应的像素值进行两两交换，即将编号j对应的像素值与编号u对应的像素值进行交换，将编号j+1对应的像素值与编号v对应的像素值进行交换，将编号j+2对应的像素值与编号w对应的像素值进行交换；将剩下的个像素与此时最前边的个像素交换位置；(1c)用三维猫映射的四种不同变换矩阵A_m对置乱后的图像进行初步混淆，改变该图像的像素值，将改变后的像素值按照从左到右、从上到下的顺序存入数组p[u]，其中m＝1、2、3、4，u∈[0,N×N‑1]；(1d)用时空混沌映射对初步混淆后的图像进行扩散和深度混淆，将得到的数据按从左到右、从上到下的顺序依次存入加密数组c[u]，完成对图像的第一轮加密；(2)设第一轮深度混淆后的图像为新的明文图像，重复(1a)到(1d)，对其进行第二轮加密，如此重复多轮，得到最终的加密图像，其中每轮加密映射的初始值为上轮迭代所得的最后一次值。