[发明专利]一种基于Matlab的混沌映射和特征提取的图像加密系统

说明书

一种基于Matlab的混沌映射和特征提取的图像加密系统，包括图像信息提取模块(1)、图像预处理模块(2)、流密钥生成模块(3)、明文图像加密模块(4)、密文图像解密模块(5)。图像信息提取模块(1)针对明文图像进行哈希值的提取，通过哈希函数得到相应的哈希值。图像预处理模块(2)将明文图像进行通道的提取和分解，再进行相应的位置置换。流密钥生成模块(3)根据给定的初值和计算出来相应的哈希值，确定最终参数和初值，得到混沌序列。明文图像加密模块(4)将处理过后的明文图像与混沌序列进行异或，再经过扩散操作，得到最终密文图像。

技术领域

本发明涉及图像加密领域，具体是一种基于Matlab的混沌映射和特征提取的图像加密系统。

背景技术

在传统图像加密领域中，经常使用AES和DES加密手段来对图像进行加密。而该技术往往需要S-box和64轮迭代运算，该技术对文本信息有较好的加密效果，但是由于彩色图像具有更大的数据量和更多的像素信息，使用传统方法不仅费时，而且很难达到预期的加密要求。因此我们提出一种基于混沌映射的图像加密系统，混沌系统在确定系统的参数和初始值之后，可以产生大量的随机序列，该序列具有极高的敏感性和随机性，可以用在图像加密领域。其次，混沌序列的生成不会占用很多的资源，因此该系统适用于对网络传输的大量图像进行加密，达到其在通信信道上安全传输的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Matlab的混沌映射和特征提取的图像加密系统。旨在解决图像加密的加密时间长、加密效果不理想的问题。该发明基于混沌映射产生的混沌序列对彩色图像进行加密，因此该加密系统具有加密时间短、加密效果好等优点。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种基于Matlab的混沌映射和特征提取的图像加密系统。该系统首先会针对被加密的彩色明文图像进行预处理，其具体包括RGB图像的各部分的通道提取、各个通道的分解以及明文图像的扩散操作，使得针对比特平面的加密会有更好的安全性。接着根据SHA-256获得明文图像的摘要，根据哈希值和给定的参数相结合，可以计算出混沌映射系统的参数与初始值，之后根据参数与初始值来进行迭代运算，得到随机序列。根据获得的随机序列对图像进行加密操作，得到最终的密文图像。最后通过Visual Basic编写GUI界面、输出.exe文件。

作为优选，本发明提供了一种图像预处理模块，可以对RGB的图像进行提取和分解，得到相应的位平面，之后再对位平面进行置换操作。经过处理之后的明文图像，其像素之间的相关性会更强，即当前像素值的改变可以影响到多个像素，在加密过程中，可以有很好的密文特征；

作为优选，本发明提供了流密钥产生模块，可以根据明文图像的摘要内容以及给定的参数，进行结合和相应的运算，先产生混沌系统的参数和初始值。根据该参数和初始值，作为混沌系统的输入，得到混沌随机序列，并使用该序列来对明文图像进行加加密。使用该发明，所得到的加密序列可以与明文图像有很好的相关性，不同的图像可以有不同的密钥，克服了传统加密模式的缺点；

作为优选，本发明提供了明文图像加密模块，根据所确定的混沌随机序列，与经过预处理的明文图像进行异或操作，得到初步的密文图像。之后将该密文图像进行扩散操作，即当前像素由多个像素部分确定，这样一个像素值的改变可以影响到其他的像素值，具有更高的安全性；

作为优选，本发明提供了解密模块。根据给定正确的参数，可以得到加密的混沌序列，将该序列与密文图像进行异或操作，可以得到正确的明文图像；

本发明与现有加密方案相比，其有益效果体现在：加密时间短、密钥与明文图像有很强的相关性、实现一次一密、成本低、加密效果好。

附图说明

图1是一种基于Matlab的混沌映射和特征提取的图像加密系统的流程图。

图2是对明文图像进行比特平面的分解。

图3是基于该系统的加密与解密的图像。