[发明专利]一种基于H几何分形和Hilbert曲线的图像加密方法

摘要

本发明提出了一种基于H几何分形和Hilbert曲线的图像加密方法，其步骤为：使用SHA‑3算法计算原始灰度图像的哈希值作为混沌系统的初值，采用混沌系统生成的序列对图像像素进行按位比特异或扩散；交替使用二阶H分形进行扩散操作和二维Hilbert扫描曲线置乱操作，得到加密图像。本发明采用Hilbert曲线扫描置乱和H几何分形扩散，结合混沌系统、DNA编码、Hilbert扫描曲线和H分形实现两轮像素位置的置乱和像素值的扩散；实验结果及安全性分析表明，本发明不仅有足够大的密钥空间抵抗穷举攻击，而且能够抵抗统计攻击、差分攻击、数据丢失攻击和噪声攻击，广泛适用于图像信息的安全传输。

主权项

1.一种基于H几何分形和Hilbert曲线的图像加密方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：读取大小为M×N的灰度图像P，并把灰度图像P转换成大小为M×N的二维的图像矩阵P₁；步骤二：采用哈希函数SHA‑3计算图像矩阵P₁的哈希值，将哈希值转换为密钥K，对密钥K进行划分得到混沌系统的初始值；步骤三：将混沌系统的初始值代入Rossler混沌系统，产生三个长度为M×N/3的离散数值混沌序列，取每个元素的小数点后第3位到第13位数字，并进行模256运算，将得到的序列按照每行N个元素组成M×N的序列矩阵，将序列矩阵与图像矩阵P₁进行按位比特异或运算得扩散后的图像矩阵P₂；步骤四：采用二阶H几何分形对图像矩阵P₂进行一次扩散操作，得到图像矩阵P₃；步骤五：利用二维Hilbert扫描曲线对图像矩阵P₃进行一次置乱操作，得到图像矩阵P₄；步骤六：将步骤四使用的二阶H几何分形顺时针旋转90°得到变形的H几何分形，采用变形的H几何分形对步骤五处理后的图像矩阵P₄进行一次扩散操作，得到图像矩阵P₅；步骤七：利用二维Hilbert扫描曲线对图像矩阵P₅进行第二次Hilbert扫描置乱操作，得到加密图像。