[发明专利]一种基于2D-VMD和八维超混沌系统的彩色数字图像加密方法

摘要

一种基于2D‑VMD和八维超混沌系统的彩色数字图像加密方法，属于信息安全技术领域。解决了现有的彩色数字图像加密方法存在安全性差、密钥空间小，容易被破解的问题。技术要点：分离彩色明文图像的红、绿、蓝分量；随机选取系统的初始值，利用彩色明文图像更新并计算得到八维超混沌系统的参数和初始值，对超混沌系统进行迭代，产生两个随机性强的密钥序列；采用2D‑VMD方法分别分解红、绿、蓝分量，用得到的两个密钥序列分别对分解后得到的子图像先后进行像素位置置乱和像素值扩散加密，最后得到相应分解层数的彩色密文图像，然后再解密。与现有的加密方法相比，本发明提供的彩色图像加密算法密钥空间有显著提升，可以有效抵抗多种攻击。

主权项

1.一种基于2D‑VMD和八维超混沌系统的彩色数字图像加密方法，其特征在于所述图像加密方法实现过程分为三个阶段：分别为密钥产生阶段、加密阶段和解密阶段；密钥产生阶段：(1)输入彩色明文图像P，分离图像P的红、绿、蓝分量，得到三个大小为W×H的矩阵分量R、G和B；(2)选取八维超混沌系统的参数和初始值，结合分量R、G和B更新和生成新的系统参数和初始值，并对超混沌系统进行迭代运算，得到八个混沌序列{X1,X2,...,X8}，根据序列{X1,X2,...,X8}得到密钥流Pτ；(3)为了增大序列的随机性和分布的均匀性，对超混沌序列{X1,X2,...,X8}进行均匀化处理，最终得到新的序列{Y1,Y2,...,Y8}，根据均匀化处理后的混沌序列组成密钥流K1，K2，K3，K4；加密阶段：(1)采用二维变分模态分解(2D‑VMD)对R、G、B分量进行n层分解，n<＝8，分解为n个不同中心频率的子模态，分别得到子图像矩阵{R1,R2,...,Rn}，{G1,G2,...,Gn}，{B1,B2,...,Bn}；(2)利用密钥流Pτ对得到的子图像矩阵{R1,R2,...,Rn}，{G1,G2,...,Gn}，{B1,B2,...,Bn}分别进行置乱操作，得到中间图像矩阵；(3)利用密钥流K1，K2，K3，K4，对得到的中间图像进行像素值加密，改变图像像素值，得到每一个子图像的加密图像，根据每一个子图像的加密图像得到最终的n幅彩色加密图像；解密阶段：解密过程是加密过程的逆操作，通过解密过程得到彩色明文图像P。