[发明专利]基于混沌和伪小波变换的快速图像加密方法

说明书

一种基于混沌和伪小波变换的快速图像加密方法，属于信息加密领域。图像作为重要的信息载体，在各领域都占有非常重要的地位。随着图像清晰度和数据量的日益增长，图像的加密效率变得至关重要。为保证图像加密的实时性与可靠性，受图像小波变换的启发，本发明提出了一种基于混沌和伪小波变换的图像加密方法。首先，将原始图像进行逆小波变换，分为四个子带；其次，使用混沌系统对低频子带分量进行图像局部置乱和异或扩散操作；最后，通过逆伪小波变换重建矩阵，得到加密图像。实验结果和算法分析表明：该方法只需处理原图像中的部分数据即可达到良好的加密效果，并且避免了传统频域变换中存在的精度丢失问题，加密效果良好且安全性高。

技术领域

本发明涉及一种信息加密技术，具体涉及一种基于混沌和伪小波变换的快速图像加密方法。

背景技术

图像作为重要的信息载体，在各领域都占有非常重要的地位。图像包含的大量信息不乏敏感信息，设计安全的图像加密技术，确保这些数据传输与存储的安全，成为当下网络安全的热点话题。

在快节奏生活的今天，时间变得越来越宝贵。随着人们对图像清晰度需求的提高，以及图像分辨率和传感器技术的不断提升，图像的数据量越来越大。因此，图像加密算法的加密效率是研究人员必须考虑的重要问题。

受频域图像处理中局部处理思想的启发，并且为使图像无失真的恢复，提出了一种基于混沌和伪小波变换的快速图像加密方法。该方法在时域空间对图像进行局部处理，减少了运算数据量，提高了加密效率。

发明内容

本发明的目的：针对现有的时域图像加密方法加密效率低，频域图像加密方法存在解密失真的问题，提出一种基于混沌和伪小波变换的快速图像加密方法。

本发明的技术方案：为实现上述发明目的，采用的技术方案为基于混沌和伪小波变换的快速图像加密方法，该方法的加密步骤详述如下：

步骤1：图像预处理：令原始图像为I，其大小为m×n，要求m和n均为偶数；若m或n为奇数，则对I补零操作，增加一行或一列。

步骤2：伪小波变换：对I进行伪小波变换，可得低频子带I₁，高频子带P₂,P₃,P₄，它们的大小均为(m/2)×(n/2)；

步骤3：混沌序列生成：随机选取二维Henon映射的初始值x₀∈(0,1)，y₀∈(0,1)，按照公式 (1)迭代mn/4次，可得两个混沌序列X和Y；

其中，i＝0,1,…,mn/4-1，X_i∈(0,1)，Y_i∈(0,1)，控制参数a＝1.4和b＝0.3；

步骤4：混沌序列排序：对X排序，可得：

S₁＝sort(X)， (2)

其中，sort(·)是升序排序函数，S₁为索引值序列；

步骤5：混沌序列整数化：对Y整数化，

S₂＝mod(floor(Y×10¹⁴),256)， (3)

其中，mod(·)和floor(·)分别为取模运算和取整运算函数，S₂为整数混沌序列；

步骤6：图像局部置乱：利用S₁对I₁进行置乱，可得置乱子带R₁，

R₁(j)＝I₁(s(j))， (4)

其中，j＝1,2,…,mn/4，s(i)∈S₁；