CN103179319A

CN103179319A - 一种双混沌系统数学图像加密方法

Info

Publication number: CN103179319A
Application number: CN2013100268576A
Authority: CN
Inventors: 王少夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明提供了一种混沌系统数字图像加密方法，该方法首先是Rossler混沌系统生成加密混沌序列的优点在于：一是其结构较低维混沌系统复杂，产生的实数值序列不可预测；二是系统的三个初始值和三个参数都可以作为生成加密混沌序列的种子密钥，产生的密钥空间大大高于低维混沌系统；三是对系统输出的实值混沌序列进行处理，可采用单变量或多变量组合的加密混沌序列，这样序列密码的设计更灵活。为了避免现有技术的不足，基于Rossler映射这些特点，提出一种Rossler混沌映射和Logistic混沌映射相接合的模型，选用Rossler混沌映射先将图像置乱，然后再选用一维Logistic混沌映射，对图像像素值的扩散。完成对一个灰色图像及彩色图像的加密。具有密钥空间大，敏感度较高，安全性好，抗攻击能力强的优点。

Description

一种双混沌系统数学图像加密方法

技术领域

本发明涉及一种混沌系统数字图像加密方法。属于信息安全领域中的密码技技。

技术背景

随道互联网的快速发展，网络安全问题日益严峻，信息安全问题已成为备受关注的焦点。密码技术是信息安全技术中最重要的数据保护手段，混沌密码学是一门新兴的学科，近年来，关于混沌系统的数学信息加密方案被不断地提出，为了避免现有技术的不足，本发明提出了一种两混沌系统的灰色/彩色图像加密方法，是一种抗攻击性较强的基于Rossler混沌系统与Logistic混沌映射的图像加密方法。

发明内容

本发明提出一种混沌系统数字图像加密方法，为了避免现有技术的不足，基于Rossler映射的特点，提出一种Rossler混沌映射和Logistic混沌映射相接合的模型，选用Rossler混沌映射先将图像置乱，然后再选用一维Logistic混沌映射，对图像像素值的扩散。完成对一个灰色图像及彩色图像的加密。具有密钥空间大，敏感度较高，安全性好，抗攻击能力强的优点。[0005]本发明提出的技术方案具体步骤包括：

对于灰色图像加密过程，其步骤如下：

步骤1：对Rossler混沌序列的预处理；

步骤2：构造置乱矩阵；

步骤3：用Logstic映射进行全局置乱；

对于彩色图像加密过程，其步骤如下：

步骤1：把Rossler混沌序列y₁，y₂，y₃序列，分别选取M×N长的序列，由小到大排序，分别对应三个序列(RG)、(BG)、(GG)；

步骤2：把真彩色矩阵变为一维矩阵；

步骤3：迭代出长度为M×N+40000的Logistic混沌序列，然后去掉开始的40000个混沌值，得到长度为M×N的序列(L)；

步骤4：分别把一维矩阵RGH，BGH，GGH分别与L进行二进制异或运算；

步骤5：转换为大小为M×N的二维矩阵；

所述解密过程为加密过程的逆过程。

本发明的技术效果：本发明提出的上述一种基于两混沌系统的数学图像加密技术方案，使用经改造后生成的密钥序列，可以置乱明文的统计结构，具有密钥空间大，敏感度较高，安全性好，抗攻击能力强的优点。

附图说明

图1为Rossler混沌系统吸引子；

图2为Logistic混沌映射；

图3为灰色加密/解密图像；

图4为真彩色加密/解密图像；

具体实施方式

实施例1(灰色图像加密)：

选择具有不同纹理特征，大小为512×512的Lena图像作为仿真对象，选择密钥参数k，

1)Rossler混沌系统为：

{\overset{\cdot}{y}}_{1} = - y_{2} - y_{3}

{\overset{\cdot}{y}}_{2} = y_{1} + A y_{2} - - - (1)

{\overset{\cdot}{y}}_{3} = B - D y_{3} + y_{1} y_{3}

其中y₁，y₂，y₃分别代表对流速度、上升流与下降流及其反馈的温差、垂直方向温度分布的非线性强度；A，D分别为瑞利数、外形比，当A＝0.25，B＝0.3，D＝30；初始值(1，1，1)时，该系统呈现混沌状态，其混沌吸引子图形如图1所示。

2)Logistic混沌映射为：

x_n+1＝λx_n(1-x_n) (2)

该混沌映射具有如下属性：

①当系统参数3.57＜λ＜4时，Logstic映射呈混沌状态。

②对初值具有敏感性，当x(1)＝0.98时，混沌序列具有规律性与遍历性，其映射如图2所示；

利用上述算法，对灰色Lena图像进行加密，其加密/解密图像如图3所示；

实施例2(真彩色图像加密)：

从Rossler混沌序列y₁，y₂，y₃序列，分别选取M×N长的序列，由小到大排序，分别对应三个序列(RG)、(BG)、(GG)，对三个像素序列进行置乱成为一维矩阵，再变换为二维矩阵，最后合成真彩色置乱矩阵I；

选择大小为512×512的真彩色Lena图像作为仿真对象，利用上述加密方法，对真彩色Lena图像进行加密，其加密/解密图像如图4所示；

很明显，加密后的图像呈现混乱排列，原始信息不可辨识。其解密图像有效恢复了原图像信息。

该数字图像加密算法，完成对一个灰色图像及彩色图像的加密。具有密钥空间大，敏感度较高，安全性好，抗攻击能力强的优点。

Claims

1.一种混沌系统数字图像加密方法，其特征在于：该方法提出一种Rossler混沌映射和Logistic混沌映射相接合的模型，选用Rossler混沌映射先将图像置乱，然后再选用一维Logistic混沌映射，对图像像素值的扩散。完成对一个灰色图像及彩色图像的加密。具有密钥空间大，敏感度较高，安全性好，抗攻击能力强的优点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于灰色图像加密，其步骤如下：

步骤1：对Rossler混沌序列的预处理；

步骤2：构造置乱矩阵；

步骤3：用Logstic映射进行全局置乱。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于彩色图像加密，其步骤如下：

步骤2：把真彩色矩阵变为一维矩阵；

步骤3：迭代出长度为M×N+40000的Logistic混沌序列，然后去掉开始的40000个混沌值，得到长度为M×N的序列(L)。

步骤4：分别把一维矩阵RGH，BGH，GGH分别与L进行二进制异或运算.

步骤5：转换为大小为M×N的二维矩阵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，解密过程为加密过程的逆过程。