[发明专利]一种基于超混沌系统和自动细胞机的加密图像的解密方法

说明书

本发明公开了一种基于超混沌系统和自动细胞机的加密图像的解密方法，首先将加密后的彩色图像C分为红绿蓝三通道图像，得到红通道图Rc、绿通道图Gc及蓝通道图Bc；然后对红通道图Rc、绿通道图Gc及蓝通道图Bc进行替换解密和置乱解密，分别得到替换密钥序列的所有可能值、三个通道图的行置乱序列hr、hg、hb及列置乱序列lr、lg和lb；接着根据三通道图和KT表及置乱序列hr、hg、hb、lr、lg和lb，依次破解红通道密文、蓝通道密文和绿通道密文，得到红通道解密图Rh、蓝通道解密图Bh和绿通道解密图Gh；最后将三个通道解密图合并得到原始图像H。本发明利用明文解密该加密算法，具有较强的灵活性，不仅图像恢复率高，而且简化了计算过程。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种基于超混沌系统和自动细胞机的加密图像的解密方法。

背景技术

国际电信联盟(ITU)发布调查报告称，至2016年底全球47％的人口用上互联网，总人数约为39亿人。如此庞大的用户群使用互联网进行通信、购物、查找资料以至于海量数据信息的产生，其中图像占极大比重。这些图像数据不论来自国家还是个人都需要极高的安全性。加密技术可以使有意义的图像转换成由噪点构成的无意义图像，从而保证图像在公共网络存储及传输过程中的安全性和机密性。众所周知，混沌学是图像加密的一个强有力工具，因为混沌与加密存在很多内在的联系，如对初始条件的极端敏感性、无周期性、伪随机行等。与传统加密方案相比，基于混沌的图像加密算法具有安全性高、效率高、计算开销合理以及计算能力强等优点，因此混沌学应用于图像加密领域一直是一个热门研究方向。其中，用混沌系统的动力学特性结合Shannon的混淆-扩散原则构造加密方案的方法被广泛用于图像加密领域。

最近，一种基于超混沌系统和细胞自动机的彩色图像加密算法被提出，该加密算法主要由两个阶段组成，即置换阶段和扩散阶段，加密方案在置乱阶段采用超混沌系统3D猫映射产生伪随机数序列用于置乱彩色图像R，G，B分量的行和列；在扩散阶段采用Logistic映射和 Chen-超混沌系统结合CA产生伪随机数序列用于替换R、G、B分量的像素值，加密方案的核心在于扩散阶段Logistic映射的初始值X0与明文图像三个分量建立关系，即不同的明文存在不同的Logistic映射初始值。但是该加密过程中3D猫映射和Chen超维系统初始值和参数值固定，即对不同的明文图像会产生相同的置乱伪随机序列，此外，此种加密方案存在扩散效应失灵及密钥序列随明文变化的可能性有限的缺陷，因此该加密算法的解密方法可以从置换阶段和扩散阶段进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超混沌系统和自动细胞机的加密图像的解密方法，利用明文解密该加密算法，具有较强的灵活性，且恢复率高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于超混沌系统和自动细胞机的加密图像的解密方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

步骤一：将加密后的彩色图像C分为红绿蓝三通道图像，得到红通道图Rc、绿通道图Gc 及蓝通道图Bc，其中，Rc、Gc及Bc均为M×N矩阵，M＝1，2，……，m；N＝1，2，……，N；

步骤二：对红通道图Rc、绿通道图Gc及蓝通道图Bc进行替换解密和置乱解密，分别得到替换密钥序列的所有可能值、三个通道图的行置乱序列hr、hg、hb及列置乱序列lr、lg和lb，其中hr表示红通道的行置乱序列，hg表示绿通道的行置乱序列，hb表示蓝通道的行置乱序列，lr表示红通道的列置乱序列，lg表示绿通道的列置乱序列，lb表示蓝通道的列置乱序列，将所有可能值保存在KT表中；

步骤三：根据步骤一得到的三通道图和步骤二得到的KT表及置乱序列hr、hg、hb、lr、 lg和lb，依次破解红通道密文、蓝通道密文和绿通道密文，得到红通道解密图Rh、蓝通道解密图Bh和绿通道解密图Gh；

步骤四：将红通道解密图Rh、蓝通道解密图Bh和绿通道解密图Gh合并得到原始图像H。