一种基于超混沌系统的图像混合加密方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据加密技术领域，具体地，涉及一种基于超混沌系统的图像混合加 密方法。
【背景技术】
[0002] 由于多媒体信息具有直观性强、信息量大等特点，加之相关技术的日趋成熟，采用 图像，声音和视频等多媒体形式时进行信息表达已经十分普遍。特别地，数字图像比声音、 文字等蕴涵更多的信息，因而在多媒体信息中占有举足轻重的地位。图像数据所有者在网 络上传输图像时，为了保护自身的利益，就需要对发送的图像通过可靠的数字图像信息保 护技术进行处理。混沌作为一种特有的非线性现象，具有良好的伪随机性、轨道的不可预测 性、对初始值及结构参数的极端敏感性、迭代的不重复性等一系列优良特性，使得混沌天然 的随机性和隐蔽性非常适用于图像加密。因此，需要利用混沌对图像进行加密的研宄成为 了国内外热点课题之一 [1_3]。
[0003] 众所周知，一个好的加密算法应该对密钥极其敏感，密钥空间足够大，以抵御穷举 攻击。虽然一维，二维混沌映射具有形式简单、运行效率高等优点。但低维混沌存在密钥空 间小、安全性不高的缺点 [M]。高维超混沌具有更多正的李雅普诺夫指数，更高的复杂性、随 机性和更好的不可预测性，能更有效地抵御相空间重构等破译方法的进攻 [7_9]。
[0004] 近年来又提出了保密性更强，密钥空间大、更加复杂、抗破译能力高的混合加密方 案[10- 12]。
[0005] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在操作过程复杂、使用不 方便和安全性差等缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于超混沌系统的图像混合加密方 法，以实现操作过程简单、使用方便和安全性好的优点。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于超混沌系统的图像混合加 密方法，包括：
[0008] a、采用Arnold变换，将原图像置乱；
[0009] b、逐项扫描置乱所得图像，将置乱所得图像的灰度值转化成预设维度的序列；
[0010] C、根据四阶龙格一库塔法则用预设步长对超混沌进行迭代，产生四组原始的超混 纯序列；
[0011] d、将产生的超混沌序列重新排成预设维度的图像，即得到所需加密图。
[0012] 进一步地，所述步骤a，具体包括：
[0013] 将二维Arnold映射表示为
【主权项】
1. 一种基于超混沌系统的图像混合加密方法，其特征在于，包括： a、 采用Arnold变换，将原图像置乱； b、 逐项扫描置乱所得图像，将置乱所得图像的灰度值转化成预设维度的序列； c、 根据四阶龙格一库塔法则用预设步长对超混沌进行迭代，产生四组原始的超混沌序 列； d、 将产生的超混沌序列重新排成预设维度的图像，即得到所需加密图。
2. 根据权利要求1所述的基于超混沌系统的图像混合加密方法，其特征在于，所述步 骤a，具体包括： 胳一.維Arnold映射衷TK为
首先对原图进行Arnold变换； 式中，I = {(X，y) |x, y = 〇, 1，2,…，N-1}是NXN图像P的像素坐标，a和b是正整数， ?和太是置乱像素的坐标； 轻讨η次替代后
得到图像Q ; 对得到的中间图像Q进行水平或者垂直m次镜像变换，同时又对像素做进一步混淆，得 到图像S ; 最后得到置乱图像素与原图像素的关系是 S(x"，y" ) = P(x，y)，0 彡 X，y 彡 N-I (5) 〇
3. 根据权利要求1或2所述的基于超混沌系统的图像混合加密方法，其特征在于，所述 步骤b，具体包括： 逐项扫描图像S，将其灰度值转化成一维序列S = (S1, S2, S3，…sNXN}。
4. 根据权利要求3所述的基于超混沌系统的图像混合加密方法，其特征在于，所述步 骤c，具体包括： 根据四阶龙格一库塔法则用步长为〇, 001对超混沌进行迭代，能产生四组原始的超混 沌序列，对超混沌序列进行优化改造处理。
5. 根据权利要求4所述的基于超混沌系统的图像混合加密方法，其特征在于，所述对 超混沌序列进行优化改造处理的操作，进一步包括： 首先舍弃前面λ次迭代结果，再迭代Nci=NXNA次，得到实数序列 Xi, Yi, Zi, Wi (I ^ i ^ N0)； 将超混沌序列各元素按式（6)改造为[0, 255]范围内的整数： 设加密设置表示小数点后面有15个十进制数，得到密钥匙序列K = {b k2，…，kNXN}， 此处[χ]表示不大于x的最大整数。
6.根据权利要求4所述的基于超混沌系统的图像混合加密方法，其特征在于，所述步 骤d，具体包括： 由公式尽，1彡i彡NXN得到加密序列C= Ic1, c2, ···'_}，其中符号十表示 异或运算； 将序列C = Ic1, C2，…，cNXN}重新排成NXN图像，即得到所需加密图。
【专利摘要】本发明公开了一种基于超混沌系统的图像混合加密方法，包括：a、采用Arnold变换，将原图像置乱；b、逐项扫描置乱所得图像，将置乱所得图像的灰度值转化成预设维度的序列；c、根据四阶龙格—库塔法则用预设步长对超混沌进行迭代，产生四组原始的超混沌序列；d、将产生的超混沌序列重新排成预设维度的图像，即得到所需加密图。本发明所述基于超混沌系统的图像混合加密方法，可以克服现有技术中操作过程复杂、使用不方便和安全性差等缺陷，以实现操作过程简单、使用方便和安全性好的优点。
【IPC分类】G06T1-00
【公开号】CN104680475
【申请号】CN201510089653
【发明人】邓奎彪, 韦小波, 杨敬桑, 张德平, 赖兆磬, 杨洁, 孔轶艳, 罗桂湘
【申请人】柳州职业技术学院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月27日