[发明专利]一种基于线性链表的图像置乱方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性链表的图像置乱方法，是一种信息隐藏预处理方法和图像加密手段，属于数字图像处理领域。

背景技术

随着互联网技术的迅速发展，当今社会已经进入了一个全新的网络信息时代，越来越多的数字图像得以在网络上传输，并逐步成为人们获取信息的主要手段。与此同时，网络安全由于涉及个人隐私、商业利益乃至国家机密等问题日益备受关注，由此，对数字图像进行可靠的加密处理进而显得即为迫切。同时，由于数字图像数据量大，要求加密具有实时性，传统的加密方法难以实现。在这种需求下，置乱技术被研究者提上日程。置乱技术是图像加密预处理的一种重要技术，当然，图像置乱除用于数字图像加密方法预处理外，也常用于更复杂的隐藏与数字水印的预处理或后处理，以增加隐藏和抗攻击能力。目前，已经有多种置乱方法可供选择，例如Baker映射方法，高维Arnold 变换和Fibonacci-Q 变换，Hilbert 方法，元胞自动机方法，仿射变换，幻方变换，骑士巡游变换等。但这些方法或多或少存在不少问题，有些置乱方法需要较大的计算量，置乱比较费时，置乱速度因此受到影响；有些方法通用性不好，对图像尺寸有要求；有些置乱方法存在周期性，这使得置乱保密性降低等。

已有方法各式各样，存在的问题也很多，因此研究一种简单且容易实现的置乱方法颇具有挑战性。

并且现在图像数据量大是常出现的问题，为了适应当前的需要，研究一种效率高的置乱方法有较大的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种线性链表的图像置乱方法，方法简单，安全性好，置乱度高，通用性强，并且能抵抗一定的攻击，可以很好的用于信息隐藏的预处理和图像加密，而且可以满足数字图像加密和隐藏的鲁棒性要求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种基于线性链表的图像置乱方法，其特征在于：包括图像正置乱与逆置乱两个过程；

设定原始图像IMAGE，大小为M×N像素；迭代次数为cycle，置乱密钥为cycle，置乱后的图像为FIG；

所述的图像正置乱过程如下：

1）  定义迭代次数为cycle=k；按照原始图像IMAGE的行号和列号的大小对图像进行遍历，找到行列号较小的，并将这个较小的值赋值给r；

2）  定义和原始图像大小相同的一维数组fig，用来存储遍历得到的元素；

3）  一次迭代开始：一次迭代中遍历的次数为r次，遍历从行号为1和列号为1的元素开始到行号为r和列号为r的元素结束，r次遍历正好遍历到图像数组的每一个元素，遍历结果存储到fig里，至此一次迭代结束；将一维数组fig转换成大小为M×N的二维结构，将其结果存储到Fig里；再将Fig赋给IMAGE；则一次迭代结束；

4）  如果cycle不等于k，说明迭代次数未完成，转到步骤（3）继续迭代，直到迭代次数为k，此时得到的Fig输出为FIG，FIG即为置乱后图像；正置乱过程结束；

所述图像的逆置乱过程如下：

1）定义迭代次数为cycle=k；按照原始图像IMAGE的行号和列号的大小对图像进行遍历，找到行列号较小的，并将这个较小的值赋值给r；

2）  定义和置乱后的图像FIG大小相同的二维数组Out，用于存储逆置乱得到的元素；

3）  一次迭代开始：先将FIG转换成一维结构存储到out里；按照正置乱过程步骤（3）的逆过程进行遍历out，将遍历得到的元素依次存储到二维数组Out里，再将Out赋给FIG，以进行下一次的迭代；

4）  如果cycle不等于k，说明迭代次数未完成，转到步骤（3）继续迭代，直到迭代次数为k，此时得到的Out输出为OUT，OUT即为置乱恢复图像；逆置乱过程结束。

本发明的有益效果：本发明采用上述方案，通过按照原始图像行列号的大小对图像元素进行重新排序，实现了对原始数字图像的快速置乱。正置乱在置乱密钥的前提下得到了置乱后的图像FIG，从FIG中看不到原始图像的任何信息，FIG置乱效果好，保证了原始信息的安全性。整个实现过程只是简单的遍历，置乱方法相对简单，这就解决了已有方法置乱速度不理想以及实现困难的问题。本置乱方法是基于模拟线性链表链接的方式进行的，遍历后的元素是按照一维逻辑结构进行存储的，即本方法适用于任何尺寸的图像，对图像大小没有要求，因此该发明对图像的通用性较强。该方法能抵抗一定的剪切、缩放、滤波和噪声的攻击，且恢复图像的可读性不受影响，因而方法抗攻击能力较强，可以很好的用于信息隐藏的预处理和图像加密，而且可以满足数字图像加密和隐藏的鲁棒性要求。