CN107169912A - 一种图像混沌加密技术的改进方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像混沌加密技术的改进方法,主要加密过程为：任选四个不同的辅助密钥，两两配对，按比特异位操作，得到四个16位的辅助密钥ka,kb,kc,kd ；选定四个一维混沌***，初值分别取初值；通过四个混沌***以选定的初值产生混沌序列，将四个混沌序列量化为二值序列，并通过异或运算合并，若原图像有L个灰度级，则序列长度取为K×K×L，从而得到K×K的图像加密模板fm；用加密模板fm对冤死图像f分块进行加密得到加密图像f’,原图像像素点f（x，y）对应于加密图像的f’(x,y)；图像解密，本发明可以抵抗已知明文***攻击，即使攻击者得到了一对已知明文和密文，也无法破译以后的加密图像，安全性极高。

Description

一种图像混沌加密技术的改进方法
技术领域
本发明涉及加密技术领域，具体涉及一种图像混沌加密技术的改进方法。
背景技术
随着计算机网络的开放、共享性以及互联程度的日益扩大，Internet得到了飞速的发展和应用，网络的重要性及其对社会的影响也越来越大。与此同时，网络的安全保密问题也已成为日益严重的现实问题。近年来，无论官方还是民间机构，都对信息的安全存储、保密传输、真伪验证等问题高度重视。
常见的加密算法，如DES、AES、RSA等都是针对文本、数据加密而提出的。对于在数字图像方面的加密来说，常见的也是采用这些文本加密技术的思想。但是，文本和图像也存在很多区别，主要是：（1）图像信息量非常大。(2)相邻像素具有相关性。由于图像的可视性,一定区域内色彩是相似的,因此相邻像素间有很强的相关性。文本加密技术并没有考虑这种相关性,而是依次加密每个像素。 (3)加密图像在解密时常允许一定失真。这种图像失真只要控制在人的视觉内是完全可以接受的。显然在加密和解密时,需要考虑图像的这种特点。文本加密技术没有考虑失真度的问题。(4)需要预处理。数字图像一般以二维数组的数据格式存储,而文本加密技术都要求先将待加密的数据转换为二进制的数据流,如果图像很大的话,需要一定的图像预处理时间,降低了加密效率。传统的图像加密技术的安全性是基于攻击者不知道加密算法的前提下，若攻击者了解加密算法，则很容易破译加密图像，因而该加密方式不符合现代密码体制的要求。
发明内容
本发明针对上述所要解决的问题，提供一种图像混沌加密技术的改进方法。
为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种图像混沌加密技术的改进方法,主要包括以下步骤：（1）选用大小为K×K的加密模板对原图像分块，f代表大小为M×N的图像，f（x，y）（0≤x≤M-1，0≤y≤N-1）为图像f在位置(x,y)处的灰度值，选取四个16位加密密钥kx，ky，kz，kw ；（2）任选四个不同的辅助密钥，假定从原始图像f中任取16个像素点，两两配对，按比特异位操作，得到四个16位的辅助密钥ka, kb, kc，kd ；（3）选定四个一维混沌***，初值分别取：x（0)=kx⊕ka，y(0)=ky⊕kb，z(0)=kz⊕kc，k(0)=kw⊕kd；（4）通过四个混沌***以选定的初值产生混沌序列，将四个混沌序列量化为二值序列，并通过异或运算，将他们合并为序列，若原图像有L个灰度级，则序列长度取为K×K×L，从而得到K×K的图像加密模板fm ；（5）用加密模板fm对冤死图像f分块进行加密得到加密图像f’,原图像像素点f（x，y）对应于加密图像的f’(x,y)；（6）图像解密过程。
所述步骤（6）的解密过程为：（1）解密一方通过公共信道获得依赖于原始图像的辅助密钥ka, kb, kc，kd，并通过辅助密钥与密钥kx，ky，kz，kw确定四个混沌***的初值x（0），y(0),z(0),w(0)；（2）通过四个混沌***产生与加密方式相同的加密模板fm；（3）用fm实现图像的解密。
本发明提供的改进的图像混沌加密技术，其安全性完全取决于密钥长度，而密钥长度可以通过增加混沌***数目的方法任意增加，可以抵抗已知明文***攻击，即使攻击者得到了一对已知明文和密文，也无法破译以后的加密图像，安全性极高。
具体实施方式
下列对本发明的实施作进一步的说明，以便本领域的技术人员能够更好的理解并实施。
实施例1
一种图像混沌加密技术的改进方法,主要包括以下步骤：（1）选用大小为K×K的加密模板对原图像分块，f代表大小为M×N的图像，f（x，y）（0≤x≤M-1，0≤y≤N-1）为图像f在位置(x,y)处的灰度值，选取四个16位加密密钥kx，ky，kz，kw ；（2）任选四个不同的辅助密钥，假定从原始图像f中任取16个像素点，两两配对，按比特异位操作，得到四个16位的辅助密钥ka, kb, kc，kd ；（3）选定四个一维混沌***，初值分别取：x（0)=kx⊕ka，y(0)=ky⊕kb，z(0)=kz⊕kc，k(0)=kw⊕kd；（4）通过四个混沌***以选定的初值产生混沌序列，将四个混沌序列量化为二值序列，并通过异或运算，将他们合并为序列，若原图像有L个灰度级，则序列长度取为K×K×L，从而得到K×K的图像加密模板fm ；（5）用加密模板fm对冤死图像f分块进行加密得到加密图像f’,原图像像素点f（x，y）对应于加密图像的f’(x,y)；（6）图像解密过程。
解密过程为：（1）解密一方通过公共信道获得依赖于原始图像的辅助密钥ka, kb,kc，kd，并通过辅助密钥与密钥kx，ky，kz，kw确定四个混沌***的初值x（0），y(0),z(0),w(0)；（2）通过四个混沌***产生与加密方式相同的加密模板fm；（3）用fm实现图像的解密。
以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种图像混沌加密技术的改进方法,其特征在于，主要包括以下步骤：（1）选用大小为K×K的加密模板对原图像分块，f代表大小为M×N的图像，f（x，y）（0≤x≤M-1，0≤y≤N-1）为图像f在位置(x,y)处的灰度值，选取四个16位加密密钥kx，ky，kz，kw ；（2）任选四个不同的辅助密钥，假定从原始图像f中任取16个像素点，两两配对，按比特异位操作，得到四个16位的辅助密钥ka, kb, kc，kd；（3）选定四个一维混沌***，初值分别取：x（0)=kx⊕ka，y(0)=ky⊕kb，z(0)=kz⊕kc，k(0)=kw⊕kd；（4）通过四个混沌***以选定的初值产生混沌序列，将四个混沌序列量化为二值序列，并通过异或运算，将他们合并为序列，若原图像有L个灰度级，则序列长度取为K×K×L，从而得到K×K的图像加密模板fm ；（5）用加密模板fm对冤死图像f分块进行加密得到加密图像f’,原图像像素点f（x，y）对应于加密图像的f’(x,y)；（6）图像解密过程。
2.如权利要求1中所述的一种图像混沌加密技术的改进方法,其特征在于,所述步骤（6）的解密过程为：（1）解密一方通过公共信道获得依赖于原始图像的辅助密钥ka, kb, kc，kd，并通过辅助密钥与密钥kx，ky，kz，kw确定四个混沌***的初值x（0），y(0),z(0),w(0)；（2）通过四个混沌***产生与加密方式相同的加密模板fm；（3）用fm实现图像的解密。
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