[发明专利]一种图像加密方法、系统、图像解密方法及解密系统

说明书

本发明提出一种提出一种图像加密方法、系统、图像解密方法及解密系统，涉及信息安全的技术领域，利用计算全息GS算法将原始图像编码为纯相位全息加密图，然后基于伪随机的分块方式，利用Logistic混沌系统产生伪随机序列，并获得其互补的序列，两者对纯相位全息加密图进行分块处理，产生两张互补的子图像，避免了图像像素之间的强相关性现象，保障了各个图像像素点加密的可靠性，接着利用Logistic混沌系统对分块子图像进行按位异或运算扩散，得到置乱加密的子图像，最后将置乱加密的子图像合成完整的加密图像，加密性能更好，密钥空间更大，使得图像在传输和使用的过程中具有更好的保密性和安全性。

技术领域

本发明涉及信息安全的技术领域，更具体地，涉及一种图像加密方法、系统、图像解密方法及解密系统。

背景技术

在如今全球网络化的信息时代，信息安全受到了人们的重视，图像信息传输的安全性逐渐成为社会关注的热点。在重要的商业、科研和军事领域中，图像作为一种携带了大量信息的载体，在其进行传输的过程中，保密性极其重要。

图像在传输时很容易遭受第三方的拦截、窃取、篡改等攻击，因此，越来越多的数字图像需要采用高保密性的方法进行加密，以便提高存储和传送过程中的安全性，图像加密技术可分为压缩加密技术和空域加密技术，其中，压缩图像加密技术是基于某种压缩格式或压缩技术进行加密，如JPEG、算术编码、小波压缩技术等。空域图像加密技术是在未压缩的图像上进行加密，将图像看作二维数据进行操作。

随着超混沌系统研究热潮的掀起，到目前为止，很多空域图像加密技术是基于各类超混沌系统的加密算法。现有技术中公开了一种基于混沌和计算全息的图像分块加密方法，首先对待加密的明文图像进行三通道RGB分解，得到三幅单通道的灰度图，分别把三幅单通道的灰度图分割成大小相同的子图像，随机选取出部分子图像，通过Lorenz超混沌系统生成伪随机序列，分别对子图像进行像素置乱，然后进行像素扩散，置乱和扩散操作均提高了破译的难度，然后利用计算全息中的相位复原GS算法，将剩余子图像转化为全息图，转化为全息图的过程即为另一种加密的过程，相较于单纯的依靠混沌加密而言，储存信息量大，易于在计算机系统中操作，从另一层面提高了加密操作灵活性，将像素置乱与扩散后的子图像和已全息转化的子图像拼合成一幅完整的单通道加密图像，利用三通道RGB合成，得到完整的加密图像，能够很好地保证图像信息在使用与传输过程中的保密性与安全性。然而，在该过程中，在子图像分割时，是明确性的将三幅单通道的灰度图分割成大小相同的子图像，分割后的像素之间相关性较高，加密后一旦某一像素被破解，则其它相关性的像素将很容易被破解，因此，加密性能不佳，密钥空间不大。

发明内容

为解决当前图像加密的方式加密性能不佳以及密钥空间小的问题，本发明提出一种图像加密方法、系统、图像解密方法及解密系统，利用伪随机的分块方式，加密性能更好，密钥空间更大，使得图像在传输和使用的过程中具有更好的保密性和安全性。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种图像加密方法，所述方法包括以下步骤：

S1.获取待加密的原始图像；

S2.基于计算全息GS算法将原始图像编码为纯相位全息加密图；

S3.利用Logistic混沌系统产生伪随机序列数组，基于伪随机序列数组生成互补数组，并对伪随机序列数组、互补数组进行预处理，得到预处理后的伪随机序列数组及其互补数组；

S4.基于预处理后的伪随机序列数组及其互补数组，对纯相位全息加密图进行随机掩膜分块，得到分块子图像；

S5.利用Logistic混沌系统对分块子图像进行按位异或运算扩散，得到置乱加密的子图像；

S6.将置乱加密的子图像合成完整的加密图像。