专利名称：一种基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法
技术领域：
本发明涉及通信电子技术与图像信号处理领域，特别是涉及ー种基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法。
背景技术：
当今社会物联网信息技术发展迅速，越来越多的通讯和信息的传送通过网络实现。在网络通信中，图像能直观的体现信息的内容和含义，能较好的表达传送者的意图和目的，因此广泛的应用在エ业的生产和生活中。由于图像的特殊性，它往往涉及到许多机密与隐私，例如卫星图像，建筑图纸，医疗影像等，因此在传输过程中需要保密进行，防止发生信息窃取、数据篡改、病毒攻击。图像加密是图像处理的ー个重要分支，由于混沌系统的特殊性，近年来，越来越多的学者关注并研究混沌理论在图像加密中的应用。混沌现象是非线性系统的ー种内在的类似随机过程的表现，混沌系统产生的混沌信号具有非周期性、类噪声特性，对初始条件和微小扰动的极端敏感性，且混沌具有长期的不可预测性，因此非常适合保密通信。近年来，国内外许多研究人员提出了一些新的算法构造混沌系统。例如张定会，潘永华根据数字图像置乱加密原理，利用离散混沌序列的随机性和对初始条件值极其敏感性，研究了彩色数字图像的混沛加密和解密方法。Vinod Patidar, N. K. Pareek等提出了一种基于Standard映射和logistic映射的无损对称加密算法。由混沛映射的初始条件，系统參数和迭代次数參数构成该算法的密钥，通过异或操作及水平与垂直方向的加密进行置乱与扩散操作。该算法加密效果好，加密速度快。在专利方面，范京；李红莲等人的专利——图像置乱加密方法(专利号CN101894359A)提供了ー种利用系数为整数的变化矩阵T对正方形图像进行加密的算法；回静的专利——混沌数字图像加密方法(专利号CN101344960)则提出ー种利用Matlab提取图像像素矩阵，然后进行像素编码处理的加密方法；张云鹏、左飞、翟正军、焦会琴等人的专利——一种基于多混沌系统的彩色图像加密方法(专利号CN101604439)提出一种将图像灰度值进行S盒变换的方案，并将结果的每个像素与各个分量进行XOR运算，完成加密。现有的大部分混沌加密系统都是基于单个混沌系统或是几个低维混沌系统级联，在保密性方面有一定的缺陷。常见的加密算法使用的混沌序列密钥简単，抗破译能力不强；一些加密算法时间复杂度太高，加密时间周期太长。另有ー些算法的适用范围较小，无法加密高清、彩色、数字等类型图像。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，使得保密性得到提高且加密时间周期较短。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供ー种基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，包括以下步骤
(I)利用Chen混沌序列对彩色图像的R、G、B分量进行置乱来实现图像预处理；(2)利用改进的Chen混沌序列与复合混沌序列对图像进行移位操作，对每个像素的R、G、B分量进行移位操作完成彩色图像的加密。所述步骤(I)包括以下子步骤(11)选择合适的Chen混沛的初始值,迭代生成Chen混沛序列x、y、z ;(12)用彩色图像的各像素点的R、G、B分量分别与x、y、z进行异或运算，完成图像预处理。所述步骤(2)包括以下子步骤(21)改进Chen混沛序列x、y、z得到改进的Chen混沛序列x’、y’、z’ ；(22)将每个像素的八位ニ进制等分成4个部分；(23)根据每ー轮迭代生成的混沌序列的值，判断移位的方向和位数，复合混沌序列控制移位的方向，改进的Chen混沌序列则控制移位的位数；(24)对每个像素的R、G、B分量进行移位操作完成彩色图像的加密。所述步骤(2)中的复合混沛序列为chebychev和logistic混沛序列。所述chebychev和logistic混沛序列的如下chebychev发生器产生的初始混沛序列通过第三存储器存储，并将初始混沌序列按产生顺序排列，分别传送给第二存储器和第一存储器；所述第二存储器接收从第三存储器传出的[_1，1]之间的数值，把这个数值加1，再除以20，使之映射到区间
，最后再加上3. 9作为logistic混沌序列发生器的系统參数；所述第一存储器将初始值和第三存储器的信号相加，然后将相加后的结果通过logistic混沌序列发生器映射到区间
之间作为logistic混沌序列发生器的下ー个初值。所述Chen混沌序列通过Chen混沌系统的动力学方程式获得；所述Chen混沌系统
的动力学方程式为
权利要求
1.一种基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)利用Chen混沌序列对彩色图像的R、G、B分量进行置乱来实现图像预处理； (2)利用改进的Chen混沌序列与复合混沌序列对图像进行移位操作，对每个像素的R、G、B分量进行移位操作完成彩色图像的加密。
2.根据权利要求1所述的基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤(I)包括以下子步骤 (11)选择合适的Chen混沛的初始值,迭代生成Chen混沛序列x、y、z； (12)用彩色图像的各像素点的R、G、B分量分别与x、y、z进行异或运算，完成图像预处理。
3.根据权利要求2所述的基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下子步骤 (21)改进Chen混沛序列x、y、z得到改进的Chen混沛序列x’、y’、z’， (22)将每个像素的八位二进制等分成4个部分； (23)根据每一轮迭代生成的混沌序列的值，判断移位的方向和位数，复合混沌序列控制移位的方向，改进的Chen混沛序列则控制移位的位数； (24)对每个像素的R、G、B分量进行移位操作完成彩色图像的加密。
4.根据权利要求1所述的基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于， 所述步骤(2)中的复合混沛序列为chebychev和logistic混沛序列。
5.根据权利要求4所述的基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于， 所述chebychev和logistic混沛序列的如下chebychev发生器产生的初始混沛序列通过第三存储器存储，并将初始混沌序列按产生顺序排列，分别传送给第二存储器和第一存储器；所述第二存储器接收从第三存储器传出的[_1，1]之间的数值，把这个数值加1，再除以20，使之映射到区间
，最后再加上3. 9作为logistic混沌序列发生器的系统参数；所述第一存储器将初始值和第三存储器的信号相加，然后将相加后的结果通过logistic混沌序列发生器映射到区间
之间作为logistic混沌序列发生器的下一个初值。
6.根据权利要求2所述的基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于，所述Chen混沌序列通过Chen混沌系统的动力学方程式获得；所述Chen混沌系统的动力学方程式为=其中，
7.根据权利要求3所述的基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤(21)中将Chen混沛序列进行如下处理
全文摘要
本发明涉及一种基于复合混沌序列与移位的彩色图像加密方法，包括利用Chen混沌序列对彩色图像的R、G、B分量进行置乱来实现图像预处理；利用改进的Chen混沌序列与复合混沌序列对图像进行移位操作，对每个像素的R、G、B分量进行移位操作完成彩色图像的加密。本发明利用Chen序列在算法加密之前对图像进行预处理增加了解密攻击的难度，使得保密性得到提高。
文档编号G06T1/00GK103020891SQ20121056388
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者朱铖, 仇润鹤 申请人:东华大学