[发明专利]图像加密方法、装置及密钥流生成方法和密钥流生成器

摘要

本发明涉及一种图像加密方法、图像加密装置、密钥流生成方法和密钥流生成器，其中图像加密方法包括以下步骤基于初始值构造耦合映像格子序列，通过对称矩阵变换将耦合映像格子序列处理成第一密钥流，通过密码置换盒对第一密钥流进行置换得到第二密钥流；使用第一密钥流对原始图像进行置乱；使用第二密钥流对置乱后的图像进行分块编码，得到加密的图像数据。本发明将置乱操作和分块编码的加密方法相结合，在提高了加密安全性的同时很好地降低了加密操作的计算复杂度，并且在置乱和分块编码中用到的是不同的密钥流，相对于使用单一的密钥流而言，加密的安全性更高。

主权项

一种图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)基于初始值构造耦合映像格子序列，通过对称矩阵变换将耦合映像格子序列处理成第一密钥流，通过密码置换盒对第一密钥流进行置换得到第二密钥流；所述步骤(1)中基于初始值构造耦合映像格子序列的步骤为：建立基于二维动态映射的耦合映像格子模型，并采用所述耦合映像格子模型基于初始值x0,y0构造耦合映像格子序列(x,y)，其中x0,y0∈(0,1]；该耦合映像格子模型为：xi+1=(1-ϵ)f1(xi)+ϵf2(yi)yi+1=(1-ϵ)f1(yi)+ϵf2(xi)]]>其中，ε是耦合映像格子的耦合强度，f1是下帐篷映射函数，f2是逻辑映射函数；i∈max{M,N}N和M分别为原始图像的每行像素和每列像素；下帐篷映射函数f1如下式：其中，x是系统初始状态，x∈(0,1]；p是系统的控制参数，p∈(0,1)；逻辑映射函数f2如下式：f2(x)＝ax(1‑x),a∈(0,4]其中，a是控制参数；所述步骤(1)中通过密码置换盒对第一密钥流进行置换得到第二密钥流的步骤为：通过以下公式计算第二密钥流：其中SBox(ci,di)为在二维表SBox中查找到的下标(ci,di)对应的数值；(ci,di)为第一密钥流的参数值；x1_b,y1_b分别为初始值x0,y0的前8位；i＝2,3......,N时，xi_b,yi_b分别为前一输出的密钥值分别进行比特位的左移运算和右移运算后得到；(2)使用第一密钥流对原始图像进行置乱；该第一密钥流作为图像置乱操作中循环移位的密钥，且该图像置乱操作基于第一密钥流的一维数组，经过扩值取整后，分别得到行移位数组和列移位数组，用于对原始图像的灰度值矩阵进行行移位和列移位；该图像置乱操作是可逆的；(3)使用第二密钥流对置乱后的图像进行分块编码，得到加密的图像数据；设原始图像的像素大小为M×N，其中N和M分别为每行像素和每列像素，置乱后的图像大小仍然为M×N；该步骤中将置乱后的图像进行分块处理，对图像像素以列的形式进行分块，再使用第二密钥流对每块图像灰度值进行编码；其中，将置乱后的图像分列得到第i列的像素值为Pi(j)，i＝1,2......,N；j＝1,2......,M；N和M分别为每行像素和每列像素；将第一列像素值与所述第二密钥流异或运算后作为第一列密文序列将第i列像素值与所述第二密钥流异或运算后，再与前一列密文序列进行异或运算，得到第i列密文序列，其中i＝2,3......,N。