用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)慕饷芊椒?br>【技術領域】
[0001] 本申請涉及圖像加密處理，尤其涉及用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)慕饷芊椒ā?br>【背景技術】
[0002] 在網(wǎng)絡技術高度發(fā)達的信息時代，圖片作為一種重要的網(wǎng)絡信息傳輸媒介，被廣 泛應用于醫(yī)學、軍事、社交等領域，其傳輸過程的安全問題日益凸顯。圖像信息不同于文本 信息，具有其自身信息特色，如相關性強、大數(shù)據(jù)量、高冗余度等。
[0003] 目前常用的混沌圖像加密傳輸系統(tǒng)簡單地利用線性混沌序列對圖像序列進行混 沌加密，這種方法對圖像的相關性破壞較差，抗重構(gòu)和抗破壞攻擊性較弱。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為克服相關技術中存在的問題，本申請?zhí)峁┯糜趫D像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)慕饷芊椒ā?br>[0005] 根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)慕饷芊椒ǎ?括以下步驟：
[0006] 獲取加密文件；
[0007] 根據(jù)加密文件中的ECC密文結(jié)束標志從加密文件中獲取加密的3D密鑰和圖像密 文E ;
[0008] 對加密的3D密鑰進行ECC解密得到3D密鑰；
[0009] 使用3D密鑰對圖像密文E進行3D混沌解密得到圖像明文矩陣A。
[0010] 本申請的實施例提供的技術方案融合了混沌加密和ECC加密的優(yōu)點，有效提高了 傳統(tǒng)圖像加密方法的加密速度、加密效率和安全性；
[0011] 其中，對所述加密的3D密鑰進行ECC解密得到3D密鑰包括以下步驟：
[0012] 生成橢圓曲線參數(shù)Ep (a，b)、基點G和公鑰K ;
[0013] 采用橢圓曲線參數(shù)Ep (a，b)、基點G和公鑰K對所述加密的3D密鑰進行ECC解密， 得到 3D 密鑰：x。，y。，Zl^KpKyK3;
[0014] 其中，使用所述3D密鑰對所述圖像密文E進行3D混沌解密得到圖像明文矩陣A 包括以下步驟：
[0015] 使用X。，y。，z。建立3D混沌系統(tǒng)模型如下：
[0019] ε f = CTxr[0020] 設置 A = (E xor Υτ+Ε · X) · Z，其中：[0021] Xi= (integer (x X K ^modN)
[0016]
[0017]
[0018]
[0022] Yi= (integer (x XK 2) modM)
[0023] Zi= (integer (xXK 3)mod256)
[0024] 式中，2. 77〈γ〈3. 0,0〈β〈0. 18,0〈a〈〇. 〇2,0〈 δ〈〇. 3D 混沌系統(tǒng)輸 出的x，y，ζ方向的隨機序列，0〈i〈N，0〈j〈M，0〈k〈MXN，M為圖像密文E的行數(shù)，N為圖像密 文E的列數(shù)，ε為時間校驗控制量，C為系統(tǒng)時間校對間隔控制矩陣，L為校 對增益，通過選擇適當?shù)腖使得所述加密文件的接收方與所述加密文件的發(fā)送方實現(xiàn)同步 校對，校對過程中讓limn_7 Il ε' -ε Il =0, X1, Y1J1為矩陣X，Y，Z的第i個元素；
[0025] 其中，根據(jù)所述加密文件中的ECC密文結(jié)束標志從所述加密文件中獲取加密的3D 密鑰和圖像密文E包括以下步驟：
[0026] 確定所述加密文件中的ECC密文結(jié)束標志；
[0027] 提取所述加密文件中在所述ECC密文結(jié)束標志之前的內(nèi)容為加密的3D密鑰，提取 所述加密文件中在所述ECC密文結(jié)束標志之后的內(nèi)容為圖像密文E ;
[0028] 其中，對圖像明文矩陣A進行3D混沌解密還包括對圖像密文E進行解壓縮解碼。
[0029] 本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本申請的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅 是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。
【附圖說明】
[0030] 此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施 例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0031] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)募用芊椒ǖ牧鞒虉D；
[0032] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)募用芊椒ǖ牧鞒?圖；
[0033] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)慕饷芊椒ǖ牧鞒虉D；
[0034] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)慕饷芊椒ǖ牧鞒?圖；
[0035] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)牧鞒虉D。
【具體實施方式】
[0036] 這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及 附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例 中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附 權利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
[0037] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)募用芊椒ǖ牧鞒虉D，包 括以下步驟：
[0038] 步驟S10,獲取圖像明文矩陣A ;
[0039] 步驟S20,對圖像明文矩陣A進行3D混沌加密得到圖像密文E ;
[0040] 步驟S30，對3D混沌加密的3D密鑰進行ECC加密；
[0041 ] 步驟S40，將ECC加密的3D密鑰與圖像密文E共同生成加密文件，用于傳輸。
[0042] 目前常用的混沌圖像加密傳輸系統(tǒng)簡單地利用線性混沌序列對圖像序列進行混 沌加密，這種方法對圖像的相關性破壞較差，抗重構(gòu)和抗破壞攻擊性較弱，另外，由于沒有 考慮到實際軟硬件環(huán)境對混沌效應穩(wěn)定性的影響，混沌加密通信傳輸過程中混沌系統(tǒng)的混 沌狀態(tài)穩(wěn)定性較差；圖像加密傳輸過程中缺乏對混沌密鑰的有效管理，導致混沌圖像加密 傳輸系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生密鑰泄露的問題。
[0043] 而本實施例中融合了混沌加密和ECC加密的優(yōu)點，有效提高了傳統(tǒng)圖像加密方法 的加密速度、加密效率和安全性。該圖像加密傳輸方法，有效地提高了加密速度、抗空間重 構(gòu)的攻擊、基于回歸映射攻擊性能強，具有非常高的安全性能。為網(wǎng)絡圖像信息交互提供了 一個穩(wěn)定可靠的圖像數(shù)據(jù)加密傳輸方案。
[0044] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于圖像數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)募用芊椒ǖ牧鞒?圖。
[0045] 優(yōu)選地，如圖2所示，步驟S20包括以下步驟：
[0046] A)啟動3D混沌加密進程，包括：
[0047] &.隨機生成30密鑰種子叉。，7。，2。，其中，0〈叉?！?，0〈7。〈1，0〈2?！?，并使用叉。，7。，2。 初始化3D混沌系統(tǒng)，使用的3D混沌系統(tǒng)模型如下：
[0048]
[0049]
[0050]
[0051] ε = C1Xi
[0052] 其中，2· 77〈γ〈3· 0,0〈β〈0· 18,0〈α〈〇· 〇2,0〈 δ〈〇· 〇2，Χι，ι，Ζ??* 3D 混沌系統(tǒng)輸 出X，y，Z方向的隨機序列，0〈i〈N，0〈j〈M，0〈k〈MXN，M為明文矩陣A的行數(shù)，N為明文矩陣 A的列數(shù)，/(ε) = ^，ε為時間校驗控制量，C為系統(tǒng)時間校對間隔控制矩陣；
[0053] b.對圖像明文矩陣A進行3D混沌加密，包括：
[0054] 設置 E = (A xor Χτ+Α · Y) xor Ζτ，其中：
[0055] Xi= (integer (χ X K ^modN)
[0056] Yi= (integer (x XK2) modM)
[0057] Zi= (integer (x XK 3)mod256)
[0058] 式中，X1, Y1, Z1為矩陣X，Y，Z的第i個元素 ，K ^ K2, K3為隨機整數(shù)，M，N為圖像明 文矩陣A的行數(shù)和列數(shù)；
[0059] c.對3D混沌加密后的圖像密文E進行壓縮編碼，其中包括：
[0060] 設置Z = C(E)，其中C表示圖像壓縮編碼算法，可以是jpg或者png圖像壓縮編碼 算法。
[0061] 優(yōu)選地，如圖2所示，步驟S30包括：
[0062] B)啟動ECC加密進程，包括：
[0063] a.獲取圖像接收方橢圓曲線參數(shù)Ep (a，b)、基點G和公鑰K ;
[0064] b.對3D混沌加密密鑰進行ECC加密，包括：
[0065] 設置 K3d= x。I I y。I I。I IK11 121 13;
[0066] 執(zhí)行BCH編碼算法將K3d編碼到Ep (a，b)上的點E 3D;
[0067] 產(chǎn)生隨機大整數(shù)r;
[0068] 設置C