[发明专利]一种基于超混沌系统像素信息关联的图像加密方法

摘要

本发明公开了一种基于超混沌系统像素信息关联的图像加密方法，采用图像扩散加密、图像置乱加密、图像扩散加密的三级加密结构，三级加密结构中的各级加密密钥由超混沌系统产生的不同混沌序列、图像的整体信息及像素点的信息动态生成；超混沌系统产生的x混沌序列和明文图像像素点的位置信息产生动态密钥用于第一次图像扩散加密；图像置乱加密的密钥由超混沌系统的y、z混沌序列、扩散加密密文的整体信息、扩散加密密文的数据信息三部分共同产生；混沌序列w和置乱加密密文像素点的位置信息生成第二次图像扩散加密的动态密钥。本发明具有明文敏感性高、密钥空间大、密文信息熵高的特点。

主权项

一种基于超混沌系统像素信息关联的图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：超混沌系统产生混沌序列由超混沌Lorenz系统的四个初始值产生x、y、z、w四个混沌序列，混沌序列x用于第一次图像扩散加密，混沌序列y、z用于图像置乱加密，混沌序列w用于第二次图像扩散加密；步骤2：构建第一次图像扩散加密的动态密钥用混沌序列x和明文图像像素信息生成第一次图像扩散加密的动态密钥，第一个动态密钥和第二个动态密钥分别由像素点的位置信息和相对应的混沌序列值计算得出，从第三个加密密钥起，每个密钥不仅和像素点的位置信息、混沌序列值，而且加入了相邻的前两个密钥的信息；步骤3：对图像进行第一次扩散加密首先产生一个随机数，将第一个像素点与该随机数及对应的加密密钥进行加密操作得到第一个像素点的加密密文；将第二个像素点与对应的加密密钥及第一个像素点的密文进行加密操作，得到第二个像素点的加密密文；从第三个像素点起，每个像素点的加密密文是由该像素、对应的加密密钥、相邻的前两个像素的加密密文进行加密操作得到，进一步的将单个像素点的信息扩散到整个密文图像中；步骤4：构建图像置乱加密的动态密钥由超混沌的y、z混沌序列和步骤2的密文图像信息生成置乱加密的动态密钥；在图像的整体信息中加上偏置系数，以提高加密方法的明文敏感性；第一个和第二个动态密钥由对应的混沌序列值、像素点的数据信息以及步骤2的密文图像的整体信息三个者共同产生；第三个及以上的动态密钥不仅加入了对应的混沌序列值、像素点的数据信息、步骤2的密文图像的整体信息，而且还加入了前两个相邻加密密钥的信息；步骤5：进行图像置乱加密使用步骤4中的动态密钥生成置乱矩阵，使用置乱矩阵对步骤2的密文图像进行置乱加密。使用置乱矩阵得出加密像素点新的位置，然后将两个位置的像素点进行置乱；步骤6：构建第二次图像扩散加密的动态密钥用混沌序列w和明文图像像素信息生成第二次图像扩散加密的动态密钥；第一个动态密钥和第二个动态密钥分别由像素点的位置信息和相对应的混沌序列值计算得出，从第三个加密密钥起，每个密钥不仅和像素点的位置信息、混沌序列值，而且加入了相邻的前两个密钥的信息；步骤7：对图像进行第二次扩散加密首先产生一个随机数，将第一个像素点与该随机数及对应的加密密钥进行加密操作得到第一个像素点的加密密文；将第二个像素点与对应的加密密钥及第一个像素点的密文进行加密操作，得到第二个像素点的加密密文；从第三个像素点起，每个像素点的加密密文是由该像素、对应的加密密钥、相邻的前两个像素的加密密文进行加密操作得到，得到最终的密文图像。