[发明专利]一种基于主成分分析和Henon映射的管理编码加解密方法

说明书

本发明公开了一种基于主成分分析和Henon映射的管理编码加解密方法，在原有混沌加解密方法上，提出了基于主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和混沌加密联合的QR码加密方法，通过PCA将包含敏感信息的QR码隐藏到包含无意义信息的QR码中，再通过Henon映射产生二维混沌序列对生成图像进行加密，具有置乱效果好，密钥空间大等优点，可有效抵御统计攻击和密钥攻击，能够满足电池全生命周期的溯源管理系统场合下对QR码安全性的要求。通过从相邻像素相关性和信息熵两方面评价得出此发明加密效果良好的结论。

技术领域

本发明属于编码技术领域，特别涉及一种基于主成分分析和Henon映射的管理编码加解密方法。

背景技术

近年来，我国电动汽车保有量快速攀升，按照动力电池使用寿命3-5年计算，预计2020年动力电池退役规模将突破10GWh大关。退役动力电池虽然无法满足其在电动汽车应用领域的性能要求，但仍可在其它场合发挥其作用。因此需要有动力电池全生命周期的溯源管理系统管理大规模退役动力电池，动力电池全生命周期的溯源管理系统包括动力电池物资计划、动力电池回收、动力电池仓储、动力电池投用监控维护、动力电池监控维护、动力电池处置几个阶段，在动力电池仓储阶段，每块动力电池需要利用具有电池履历信息的二维码标识其身份信息，实现电池使用过程的科学精细化管理。

QR码作为一种信息传递的载体被广泛的传播与应用，由于具有识别速度快、全方位识别、信息容量高等优势，QR码已经再移动支付、仓储物流等领域广泛使用。但是QR码编码方式简单易识别，携带电池回收信息的QR码一旦被截获将造成信息泄露的严重后果，而目前QR码加密方法的难以保证动力电池生命周期回溯时的安全性，本发明通过改进QR码加密方法保护动力电池信息安全。

目前，工程中使用较为普遍的QR码加密技术是DES加密方法，这种加密方法对QR码所携带的信息内容进行加密，然后用加密后的信息制作成QR码，这样用户在使用移动端扫码后获得的内容仍然是加密过的内容，不易阅读，且DES密钥空间小，安全性较低，不能有效对抗攻击。另一种常用的加密技术是混沌加密方法，该加密方法直接对QR码图像进行加密，解密后更加容易阅读，但该方法的缺点是单一混沌系统安全性低、图像置乱与扩散无法抵御选择明文攻击以及加密效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是保护动力电池在整个电池全生命周期的溯源管理系统中的信息安全，将数字水印技术与混沌序列加密技术结合，形成一个更加完善和有效的加密方法，从而改善QR码安全性低的问题。

本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种基于主成分分析和Henon映射的管理编码加解密方法。通过分析混沌加密法存在密钥空间小，加密效率低等问题，在原有混沌加密方法上，提出了基于主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和混沌加密联合的QR码加密方法，通过主成分分析将包含敏感信息的QR码隐藏到包含无意义信息的QR码中，在通过Henon映射产生二维混沌序列对生成图像进行加密，具有置乱效果好，密钥空间大等优点，可有效抵御统计攻击和密钥攻击，能够满足电池全生命周期的溯源管理系统场合下对QR码安全性的要求。

为了解决上述存在的技术问题，实现发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于主成分分析和Henon映射的管理编码加解密方法，加密过程包括以下步骤：

S1、将动力电池全生命周期的溯源管理系统中的动力电池回收信息按QR码制编码生成QR码图像，并转化为只包含(0，1)的矩阵N；；

S2、随机生成等字符长度的无意义信息按QR码制编码，生成含无意义信息的QR码图像，并转化为只包含(0，1)的矩阵M；；

S3、使用Arnold算法对矩阵N进行空间置乱，得到置乱后的矩阵P；

S4、对矩阵M进行分块处理，并对处理后的图像进行主成分分析，将分析结果合并得到主成分矩阵T；