[发明专利]一种兼容JPEG压缩标准的彩色图像加密方法

摘要

本发明涉及图像安全领域，提供一种便于JPEG压缩的彩色图像加密方法。它包含如下步骤：首先对待加密图像I0进行降采样得到图像I0′，并将I0分成n个互不重叠的子块。然后使用SHA3‑256算法计算I0′的哈希值并将其分比特段转换成密钥；将Logistic映射迭代产生混沌序列并转化成伪随机序列SK1、SK2、SK3、SK4、SK5。再依次用这些序列对各明文图像块进行如下操作：用SK1控制置乱n个子块之间的相对位置；用SK2对3个颜色分量矩阵进行转置、颠倒；用SK3置乱每个子块的3个颜色分量矩阵之间相对位置；用SK4对每个子块的颜色分量矩阵作竖直或水平方向的循环移位；用SK5决定子块各像素的异或运算。本发明具有加密速度快、兼容JPEG分级压缩优点，可以应用于移动社交平台系统中。

主权项

1.一种兼容JPEG压缩标准的彩色图像加密方法，其特征在于所述方法至少包括以下步骤：(1)输入大小为8a×8b的彩色图像I₀＝{I_0,r,I_0,g,I_0,b}，将其划分成大小为Bx×By＝8k×8k的个互不重叠的彩色图像子块，其中a、b、k为正整数，k能整除a、b，每个图像子块可表示为I₀(i)＝{I_0,r(i),I_0,g(i),I_0,b(i)}，i＝1,2,…,n；(2)取I0(1)～I0(n)中每个子块的第一个像素组成采样图像I0′，用SHA3‑256标准哈希算法计算图像I0′的哈希值H，对H的16进制数的表示分段预处理得到各子密钥μ1、μ2、μ3、μ4、μ5、x(0)和l；(3)使用各子密钥作为Logistic映射的初始状态和控制参数，迭代产生混沌序列，再将其转换为伪随机整数序列SK1、SK2、SK3、SK4和SK5；(4)使用伪随机序列SK1置乱图像I0的n个子块I0(1)～I0(n)之间的位置，得到图像I1；(5)对图像I1的n个子块I1(1)～I1(n)，用SK2决定它们的颜色分量矩阵I1,r(i)、I1,g(i)和I1,b(i)进行转置、上下颠倒、左右颠倒等随机组合操作(同一子块的3个颜色分量矩阵的操作相同),得到中间图像I2；(6)用伪随机序列SK3置乱图像I2每个子块的3个颜色分量矩阵I2,r(i)、I2,g(i)和I2,b(i)之间的相对位置，获得图像I3；(7)对图像I3每个子块的颜色分量矩阵I3,r(i)、I3,g(i)和I3,b(i)，用伪随机序列SK4对它们以行和列为单位分别进行竖直和水平方向的循环移位运算(同一子块的3个颜色分量矩阵的移位运算相同)，生成图像I4；(8)用伪随机序列SK5决定图像I4每个子块中的各个颜色分量矩阵I4,r(i)、I4,g(i)和I4,b(i)是否做整体的异或运算，至此得到最终的密文图像I5。