專利名稱：一種基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信電子技術(shù)與圖像信號(hào)處理領(lǐng)域，特別是涉及ー種基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會(huì)物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)發(fā)展迅速，越來(lái)越多的通訊和信息的傳送通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)通信中，圖像能直觀的體現(xiàn)信息的內(nèi)容和含義，能較好的表達(dá)傳送者的意圖和目的，因此廣泛的應(yīng)用在エ業(yè)的生產(chǎn)和生活中。由于圖像的特殊性，它往往涉及到許多機(jī)密與隱私，例如衛(wèi)星圖像，建筑圖紙，醫(yī)療影像等，因此在傳輸過程中需要保密進(jìn)行，防止發(fā)生信息竊取、數(shù)據(jù)篡改、病毒攻擊。圖像加密是圖像處理的ー個(gè)重要分支，由于混沌系統(tǒng)的特殊性，近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注并研究混沌理論在圖像加密中的應(yīng)用?；煦绗F(xiàn)象是非線性系統(tǒng)的ー種內(nèi)在的類似隨機(jī)過程的表現(xiàn)，混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)具有非周期性、類噪聲特性，對(duì)初始條件和微小擾動(dòng)的極端敏感性，且混沌具有長(zhǎng)期的不可預(yù)測(cè)性，因此非常適合保密通信。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多研究人員提出了一些新的算法構(gòu)造混沌系統(tǒng)。例如張定會(huì)，潘永華根據(jù)數(shù)字圖像置亂加密原理，利用離散混沌序列的隨機(jī)性和對(duì)初始條件值極其敏感性，研究了彩色數(shù)字圖像的混沛加密和解密方法。Vinod Patidar, N. K. Pareek等提出了一種基于Standard映射和logistic映射的無(wú)損對(duì)稱加密算法。由混沛映射的初始條件，系統(tǒng)參數(shù)和迭代次數(shù)參數(shù)構(gòu)成該算法的密鑰，通過異或操作及水平與垂直方向的加密進(jìn)行置亂與擴(kuò)散操作。該算法加密效果好，加密速度快。在專利方面，范京；李紅蓮等人的專利——圖像置亂加密方法(專利號(hào)CN101894359A)提供了ー種利用系數(shù)為整數(shù)的變化矩陣T對(duì)正方形圖像進(jìn)行加密的算法；回靜的專利——混沌數(shù)字圖像加密方法(專利號(hào)CN101344960)則提出ー種利用Matlab提取圖像像素矩陣，然后進(jìn)行像素編碼處理的加密方法；張?jiān)迄i、左飛、翟正軍、焦會(huì)琴等人的專利——一種基于多混沌系統(tǒng)的彩色圖像加密方法(專利號(hào)CN101604439)提出一種將圖像灰度值進(jìn)行S盒變換的方案，并將結(jié)果的每個(gè)像素與各個(gè)分量進(jìn)行XOR運(yùn)算，完成加密?，F(xiàn)有的大部分混沌加密系統(tǒng)都是基于單個(gè)混沌系統(tǒng)或是幾個(gè)低維混沌系統(tǒng)級(jí)聯(lián)，在保密性方面有一定的缺陷。常見的加密算法使用的混沌序列密鑰簡(jiǎn)単，抗破譯能力不強(qiáng)；一些加密算法時(shí)間復(fù)雜度太高，加密時(shí)間周期太長(zhǎng)。另有ー些算法的適用范圍較小，無(wú)法加密高清、彩色、數(shù)字等類型圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，使得保密性得到提高且加密時(shí)間周期較短。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供ー種基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，包括以下步驟
(I)利用Chen混沌序列對(duì)彩色圖像的R、G、B分量進(jìn)行置亂來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理；(2)利用改進(jìn)的Chen混沌序列與復(fù)合混沌序列對(duì)圖像進(jìn)行移位操作，對(duì)每個(gè)像素的R、G、B分量進(jìn)行移位操作完成彩色圖像的加密。所述步驟(I)包括以下子步驟(11)選擇合適的Chen混沛的初始值,迭代生成Chen混沛序列x、y、z ;(12)用彩色圖像的各像素點(diǎn)的R、G、B分量分別與x、y、z進(jìn)行異或運(yùn)算，完成圖像預(yù)處理。所述步驟(2)包括以下子步驟(21)改進(jìn)Chen混沛序列x、y、z得到改進(jìn)的Chen混沛序列x’、y’、z’ ；(22)將每個(gè)像素的八位ニ進(jìn)制等分成4個(gè)部分；(23)根據(jù)每ー輪迭代生成的混沌序列的值，判斷移位的方向和位數(shù)，復(fù)合混沌序列控制移位的方向，改進(jìn)的Chen混沌序列則控制移位的位數(shù)；(24)對(duì)每個(gè)像素的R、G、B分量進(jìn)行移位操作完成彩色圖像的加密。所述步驟(2)中的復(fù)合混沛序列為chebychev和logistic混沛序列。所述chebychev和logistic混沛序列的如下chebychev發(fā)生器產(chǎn)生的初始混沛序列通過第三存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，并將初始混沌序列按產(chǎn)生順序排列，分別傳送給第二存儲(chǔ)器和第一存儲(chǔ)器；所述第二存儲(chǔ)器接收從第三存儲(chǔ)器傳出的[_1，1]之間的數(shù)值，把這個(gè)數(shù)值加1，再除以20，使之映射到區(qū)間
，最后再加上3. 9作為logistic混沌序列發(fā)生器的系統(tǒng)參數(shù)；所述第一存儲(chǔ)器將初始值和第三存儲(chǔ)器的信號(hào)相加，然后將相加后的結(jié)果通過logistic混沌序列發(fā)生器映射到區(qū)間
之間作為logistic混沌序列發(fā)生器的下ー個(gè)初值。所述Chen混沌序列通過Chen混沌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式獲得；所述Chen混沌系統(tǒng)
的動(dòng)力學(xué)方程式為
權(quán)利要求
1.一種基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)利用Chen混沌序列對(duì)彩色圖像的R、G、B分量進(jìn)行置亂來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理； (2)利用改進(jìn)的Chen混沌序列與復(fù)合混沌序列對(duì)圖像進(jìn)行移位操作，對(duì)每個(gè)像素的R、G、B分量進(jìn)行移位操作完成彩色圖像的加密。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述步驟(I)包括以下子步驟 (11)選擇合適的Chen混沛的初始值,迭代生成Chen混沛序列x、y、z； (12)用彩色圖像的各像素點(diǎn)的R、G、B分量分別與x、y、z進(jìn)行異或運(yùn)算，完成圖像預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下子步驟 (21)改進(jìn)Chen混沛序列x、y、z得到改進(jìn)的Chen混沛序列x’、y’、z’， (22)將每個(gè)像素的八位二進(jìn)制等分成4個(gè)部分； (23)根據(jù)每一輪迭代生成的混沌序列的值，判斷移位的方向和位數(shù)，復(fù)合混沌序列控制移位的方向，改進(jìn)的Chen混沛序列則控制移位的位數(shù)； (24)對(duì)每個(gè)像素的R、G、B分量進(jìn)行移位操作完成彩色圖像的加密。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于， 所述步驟(2)中的復(fù)合混沛序列為chebychev和logistic混沛序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于， 所述chebychev和logistic混沛序列的如下chebychev發(fā)生器產(chǎn)生的初始混沛序列通過第三存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，并將初始混沌序列按產(chǎn)生順序排列，分別傳送給第二存儲(chǔ)器和第一存儲(chǔ)器；所述第二存儲(chǔ)器接收從第三存儲(chǔ)器傳出的[_1，1]之間的數(shù)值，把這個(gè)數(shù)值加1，再除以20，使之映射到區(qū)間
，最后再加上3. 9作為logistic混沌序列發(fā)生器的系統(tǒng)參數(shù)；所述第一存儲(chǔ)器將初始值和第三存儲(chǔ)器的信號(hào)相加，然后將相加后的結(jié)果通過logistic混沌序列發(fā)生器映射到區(qū)間
之間作為logistic混沌序列發(fā)生器的下一個(gè)初值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述Chen混沌序列通過Chen混沌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式獲得；所述Chen混沌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程式為=其中，
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述步驟(21)中將Chen混沛序列進(jìn)行如下處理
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于復(fù)合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，包括利用Chen混沌序列對(duì)彩色圖像的R、G、B分量進(jìn)行置亂來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理；利用改進(jìn)的Chen混沌序列與復(fù)合混沌序列對(duì)圖像進(jìn)行移位操作，對(duì)每個(gè)像素的R、G、B分量進(jìn)行移位操作完成彩色圖像的加密。本發(fā)明利用Chen序列在算法加密之前對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理增加了解密攻擊的難度，使得保密性得到提高。
文檔編號(hào)G06T1/00GK103020891SQ20121056388
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者朱鋮, 仇潤(rùn)鶴 申請(qǐng)人:東華大學(xué)