[发明专利]一种图像加密方法及装置、密钥流生成方法及密钥流生成器

权利要求书

1.一种图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基于初始值构造耦合映像格子序列，通过对称矩阵变换将耦合映像格子序列处理成第一密钥流，通过密码置换盒对第一密钥流进行置换得到第二密钥流；其中，建立基于二维动态映射的耦合映像格子模型，并采用所述耦合映像格子模型基于初始值x₀,y₀构造耦合映像格子序列(x,y)，其中x₀,y₀∈(0,1]；该耦合映像格子模型为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{i+1}=(1-\mathrm{\ϵ})f_1\left(x_i\right)+{\mathrm{\ϵf}}_2\left(y_i\right)\\ y_{i+1}=(1-\mathrm{\ϵ})f_1\left(y_i\right)+{\mathrm{\ϵf}}_2\left(x_i\right)\end{array}\right.$

其中，ε是耦合映像格子的耦合强度，f₁是下帐篷映射函数，f₂是逻辑映射函数；

(2)使用第一密钥流对原始图像进行置乱；该第一密钥流作为图像置乱操作中循环移位的密钥，且该图像置乱操作基于第一密钥流的一维数组，经过扩值取整后，分别得到行移位数组和列移位数组，用于对原始图像的灰度值矩阵进行行移位和列移位；该图像置乱操作是可逆的；

(3)使用第二密钥流对置乱后的图像进行分块编码，得到加密的图像数据；设原始图像的像素大小为M×N，其中N和M分别为每行像素和每列像素，置乱后的图像大小仍然为M×N；该步骤中将置乱后的图像进行分块处理，对图像像素以列的形式进行分块，再使用第二密钥流对每块图像灰度值进行编码；其中，将置乱后的图像分列得到第i列的像素值为P_i(j)，i＝1,2......,N；j＝1,2......,M；N和M分别为每行像素和每列像素；将第一列像素值与所述第二密钥流异或运算后作为第一列密文序列将第i列像素值与所述第二密钥流异或运算后，再与前一列密文序列进行异或运算，得到第i列密文序列，其中i＝2,3......,N。

2.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过对称矩阵变换将耦合映像格子序列处理成第一密钥流的步骤包括：

利用对称矩阵变换将耦合映像格子序列(x,y)的初始区间(0,1)变换到指定区间，输出(x',y')；

取(x',y')的下限值作为第一密钥流。