申请/专利权人：安徽理工大学

申请日：2022-03-22

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN114785477B

主分类号：H04L9/00

分类号：H04L9/00;H04L9/32;H04N1/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.08.09#实质审查的生效;2022.07.22#公开

摘要：本发明涉及一种基于动态Henon‑Iterative映射和分块置乱的彩色图像加密算法。该算法采用“分块‑置乱‑扩散”的方法对彩色图像加密。首先，采用SHA‑512对明文图像处理后得到的数据作为两组混沌映射的初始值；然后，利用DHIM映射产生的一组混沌序列与分块置乱相结合进行块间‑块内‑块间置乱；最后，使用另一组混沌序列进行两轮正、反向非序列扩散，得到密文图像。仿真实验表明该算法适用于任意大小的彩色图像，可有效抵抗常见的统计、噪声以及差分等攻击手段，具有较好的安全性和鲁棒性。

主权项：1.一种基于动态Henon-Iterative映射和分块置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，利用SHA-512产生与明文相关的混沌初始值与控制参数以达到一次一密的效果；对明文图像进行补零操作得到大小为M×N的图像以确保可以拆分为T个大小为L×L像素块，采用“块间-块内-块间”置乱的方式充分对像素位置进行打乱，正反两轮扩散对图像进行加密；SHA-512技术生成混沌初始值和控制参数，具体操作步骤如下：步骤一：对明文图像进行SHA-512操作，得到长度为128位的密钥key，密钥为16进制字符串；步骤二：将密钥转换为512位的二进制字符串，每64位为一组分为8组密钥值k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8；步骤三：令8组密钥值按照公式1和公式2所示确定本文算法中的初始值和控制参数{a0,b0,a1,b1,x0,y0,x1,y1}； 动态Henon-Iterative混沌映射生成混沌序列，混沌映射表达式可表示为： 其中，控制参数a∈[-0.25,1.5]，b∈[0,0.3]，u∈[3.57,4]，令b＝0.3，u＝3.99，动态Henon-Iterative映射在[-1,1]间处于满映射状态；步骤一：将初始值x0、y0、a0和b0代入DHIM映射中迭代500+maxT,L×L次，L为每块的边长，T为分块的个数；舍弃前500次迭代结果以达到充分的混沌状态，得到两组混沌序列A0、B0；步骤二：保留序列A0的前T个数，利用公式4对A0进行处理得到伪随机序列A1，用于块间置乱；A1＝modroundA0×107,54其中，mod为模运算，round为四舍五入；步骤三：运用公式5对B0进行处理得到B1，并将B1重新组合成大小为L×L的矩阵P，用于块内置乱；B1＝modroundB0×107,T5其中T为分块的个数；步骤四：将初始值x1、y1、a1和b1代入DHIM映射中迭代500+M×N×3次，舍弃前500个数得到C0、D0，再利用公式6进一步处理得到新的混沌序列C1、D1，用于两轮扩散； 其中abs为取绝对值；“块间-块内-块间”置乱和正反两轮非序列扩散对图像进行加密，具体实施步骤如下：步骤一：输入大小为的彩色图像I和块的边长L，并对明文图像进行补零操作得到大小为M×N的明文图像I′，确保分块大小均为L×L，设定L的大小为64；步骤二：将图像I′拆分为Ir、Ig、Ib三个平面并组合成大小为M×N×3的矩阵S，并进行矩阵分块，每一块的大小为L×L；步骤三：块间置乱，利用混沌序列A0索引排序对矩阵S进行块间排序，并根据序列A1的数值对分块矩阵进行旋转翻转，规则如表1所示：表1分块旋转翻转规则 步骤四：块内置乱，运用混沌序列B0排序后的索引，对每一块内的像素进行块内混沌置乱；步骤五：块间置乱，将混沌序列B1组合成矩阵P，使每一分块的像素点与P中的元素一一对应，并根据P中的矩阵元素数值在每一块中循环移位，使像素在整个矩阵内充分置乱最终得到置乱后的矩阵Q；步骤六：利用混沌序列C1构造矩阵W，根据公式7对矩阵Q进行第一轮正向非序列扩散得到矩阵G，其中Wi,j为伪随机矩阵的像素值；Qi,j为置乱后矩阵的像素值；Gi,j为正向扩散后矩阵的像素值； 步骤七：利用混沌序列D1构造矩阵S，根据公式8对矩阵G进行第二轮反向非序列扩散得到矩阵E，其中Si,j为伪随机矩阵的像素值；Ei,j为反向扩散后矩阵的像素值； 步骤八：对矩阵E进行重塑，得到加密后的图像J。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 安徽理工大学 基于动态Henon-Iterative映射和分块置乱的彩色图像加密算法

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