一种图像加密方法、系统、电子设备及介质

本发明涉及信息安全，特别是涉及一种图像加密方法、系统、电子设备及介质。

背景技术：

1、混沌系统具备对初值的极端敏感性、内随机性、分维性、普适性和表度性，同时具有非周期性，其复杂的非线性使其呈现出类随机性，据此可以构造同时满足密码学复杂度要求的非线性乱源。

2、图像一般蕴含数据量大、冗余度高和像素间相关性强等特点，密码学中很多的经典算法并不适合图像的加密，随着混沌密码的研究深入，越来越多的领域开始使用混沌密码对图像信息加密。但是由于计算精度的影响，混沌映射在迭代过程出现短周期现象，造成图像加密信息泄露风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种图像加密方法、系统、电子设备及介质，可克服现有技术中的混沌密码序列短周期造成图像加密信息泄露风险。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种图像加密方法，包括：

4、获取超晶格器件产生的混沌电压信号集合；所述混沌电压信号集合包括多个采样时刻对应的混沌电压信号；

5、根据所述混沌电压信号集合得到随机数序列集合；所述随机数序列集合包括各所述采样时刻对应的随机数序列；

6、根据所述随机数序列集合得到混沌映射初始值集合；所述混沌映射初始值集合包括各所述采样时刻对应的混沌映射初始值；

7、根据所述混沌映射初始值集合采用混沌系统对明文图像进行加密得到密文图像。

8、可选的，所述根据所述混沌电压信号集合得到随机数序列集合，具体包括：

9、对所述混沌电压信号集合内各采样时刻对应的混沌电压信号进行放大得到各采样时刻对应的放大后的混沌电压信号；

10、将各采样时刻对应的放大后的混沌电压信号进行数字化得到各采样时刻对应的原始真随机数序列；

11、对各采样时刻对应的原始真随机数序列分别进行随机采样得到所述随机数序列集合。

12、可选的，所述根据所述混沌映射初始值集合采用混沌系统对明文图像进行加密得到密文图像，具体包括：

13、根据所述混沌映射初始值集合得到混沌序列集合；所述混沌序列集合包括各采样时刻对应的混沌序列；

14、采用所述混沌序列集合对所述明文图像的像素矩阵进行加密得到所述密文图像。

15、可选的，所述采用所述混沌序列集合对所述明文图像的像素矩阵进行加密得到所述密文图像，具体包括：

16、采用所述混沌序列集合中的第一个混沌序列对所述明文图像的像素矩阵进行置乱得到置乱后的像素矩阵；

17、对剩余混沌序列集合中的各混沌序列分别进行二进制量化，得到量化剩余混沌序列集合；所述剩余混沌序列集合为所述混沌序列集合中除去第一个混沌序列后剩余的混沌序列组成的集合；

18、将所述量化剩余混沌序列集合中的所有混沌序列与所述置乱后的像素矩阵进行按位模加得到密文图像。

19、一种图像加密系统，包括：

20、获取模块，用于获取超晶格器件产生的混沌电压信号集合；所述混沌电压信号集合包括多个采样时刻对应的混沌电压信号；

21、随机数序列集合确定模块，用于根据所述混沌电压信号集合得到随机数序列集合；所述随机数序列集合包括各所述采样时刻对应的随机数序列；

22、混沌映射初始值集合确定模块，用于根据所述随机数序列集合得到混沌映射初始值集合；所述混沌映射初始值集合包括各所述采样时刻对应的混沌映射初始值；

23、加密模块，用于根据所述混沌映射初始值集合采用混沌系统对明文图像进行加密得到密文图像。

24、可选的，所述随机数序列集合确定模块，具体包括：

25、前端宽带放大器，用于对所述混沌电压信号集合内各采样时刻对应的混沌电压信号进行放大得到各采样时刻对应的放大后的混沌电压信号；

26、模数转换器，用于将各采样时刻对应的放大后的混沌电压信号进行数字化得到各采样时刻对应的原始真随机数序列；

27、随机采样单元，用于对各采样时刻对应的原始真随机数序列分别进行随机采样得到所述随机数序列集合。

28、可选的，所述加密模块，具体包括：

29、混沌序列集合确定单元，用于根据所述混沌映射初始值集合得到混沌序列集合；所述混沌序列集合包括各采样时刻对应的混沌序列；

30、加密单元，用于采用所述混沌序列集合对所述明文图像的像素矩阵进行加密得到所述密文图像。

31、可选的，所述加密单元，具体包括：

32、置乱子单元，用于采用所述混沌序列集合中的第一个混沌序列对所述明文图像的像素矩阵进行置乱得到置乱后的像素矩阵；

33、二进制量化子单元，用于对剩余混沌序列集合中的各混沌序列分别进行二进制量化，得到量化剩余混沌序列集合；所述剩余混沌序列集合为所述混沌序列集合中除去第一个混沌序列后剩余的混沌序列组成的集合；

34、加密子单元，用于将所述量化剩余混沌序列集合中的所有混沌序列与所述置乱后的像素矩阵进行按位模加得到密文图像。

35、一种电子设备，包括：

36、存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述所述的图像加密方法。

37、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的图像加密方法。

38、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明利用超晶格密码的puf属性，物理上真随机数的无周期特性，根据超晶格的随机数序列集合得到混沌映射的初值生成源，克服现有技术中的混沌密码序列短周期造成图像加密信息泄露风险。

技术特征：

1.一种图像加密方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种图像加密方法，其特征在于，所述根据所述混沌电压信号集合得到随机数序列集合，具体包括：

3.根据权利要求1所述的一种图像加密方法，其特征在于，所述根据所述混沌映射初始值集合采用混沌系统对明文图像进行加密得到密文图像，具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种图像加密方法，其特征在于，所述采用所述混沌序列集合对所述明文图像的像素矩阵进行加密得到所述密文图像，具体包括：

5.一种图像加密系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种图像加密系统，其特征在于，所述随机数序列集合确定模块，具体包括：

7.根据权利要求5所述的一种图像加密系统，其特征在于，所述加密模块，具体包括：

8.根据权利要求7所述的一种图像加密系统，其特征在于，所述加密单元，具体包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的图像加密方法。

技术总结
本发明涉及一种图像加密方法、系统、电子设备及介质，具体涉及信息安全技术领域。所述方法包括：根据所述混沌电压信号集合得到随机数序列集合；所述随机数序列集合包括各所述采样时刻对应的随机数序列；根据所述随机数序列集合得到混沌映射初始值集合；所述混沌映射初始值集合包括各所述采样时刻对应的混沌映射初始值；根据所述混沌映射初始值集合采用混沌系统对明文图像进行加密得到密文图像。本发明可克服现有技术中的混沌密码序列短周期造成图像加密信息泄露风险。

技术研发人员：邢宇航,王利涛,李敏,何玉杰,杨博,刘延飞,郑浩
受保护的技术使用者：中国人民解放军火箭军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12