[发明专利]一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法

说明书

本发明公开了基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法，首先，通过重卦编码分别对彩色图像的颜色通道进行编码，然后通过混沌系统分别对通道编码图像进行置乱，其次，对混沌系统生成的混沌矩阵进行重卦编码，然后与通道置乱图像进行异或运算。最后，再次进行重卦编码，合并颜色通道数据得到密文图像。本发明方法解决了现有方法中存在的密钥空间不够大、混沌特性不够好、抵抗各类攻击的能力不高的问题。

技术领域

本发明属于数字图像加密技术领域，涉及一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法。

背景技术

随着社会生产力和互联网技术的不断发展，数字图像信息作为互联网信息的一种重要载体，在互联网信息的交互中起到了非常重要的作用。在涉及到个人隐私、商业秘密、国防机密、国家安全等诸多领域，数字图像信息的安全性要求也越来越高，因此数字图像加密技术也越来越重要。目前常用的数字图像加密技术已较为成熟，但其中大部分理论核心仍主要是由国外提出。纵观目前现有的彩色图像加密方案，存在着诸如：算法随机特性不够好、加密系统密钥空间不够大以及抵抗各类攻击能力不足等弱点。故此，综合改进并有所创新的提出一套更为完善且安全性更强的彩色数字图像加密方法，是非常迫切与必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法，解决了现有方法中密钥空间小、抵抗各类攻击的能力差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法，包括加密过程和解密过程；

所述加密过程包括如下步骤：

步骤1，将像素大小为M×N的彩色明文图像，分解成为R、G、B三个颜色通道的灰度图像矩阵，并用R₁、G₁、B₁来表示；

步骤2，将步骤1得到的三个灰度图像矩阵R₁、G₁、B₁的像素值转换为二进制数值序列，每个颜色通道二进制数值序列的个数为M×N×8，根据重卦编码解码规则，对三个颜色通道的二进制数值序列进行重卦编码，每个颜色通道生成M×N的重卦编码矩阵，得到3个M行N列的矩阵A₁、A₂、A₃；

步骤3，通过Logistics-Logistics级联混沌系统，创建长度为M×N×3的级联混沌序列，并分为3组，每组长度为M×N，将每组混沌序列按照由大到小的原则进行升序排序，得到3组排序索引；

步骤4，将步骤3得到的排序索引分别与步骤2得到的3个重卦编码矩阵行混沌置乱操作，生成置乱后的新矩阵R₂、G₂、B₂；

步骤5，初始化分数阶Qi混沌系统，通过迭代生成3个混沌矩阵，每个混沌矩阵的大小为M×N，并通过离散操作，将3个混沌矩阵内的值都归一化在0-255的范围内，得到混沌矩阵W₁、W₂、W₃；

步骤6，将步骤5得到的混沌矩阵W₁、W₂、W₃中的数值都转换为8位二进制数值，并根据重卦编码解码规则，将混沌矩阵W₁、W₂、W₃进行重卦编码，得到3个重卦编码后的混沌矩阵E₁、E₂、E₃；

步骤7，将步骤6得到的重卦编码后的混沌矩阵E₁、E₂、E₃与步骤4得到的置乱后的新矩阵R₂、G₂、B₂进行异或运算来实现扩散效果，生成新的灰度图层矩阵R₃、G₃、B₃；