CN114338023A - 图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置及存储介质 - Google Patents

图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置及存储介质 Download PDF

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CN114338023A CN202210228353.1A CN202210228353A CN114338023A CN 114338023 A CN114338023 A CN 114338023A CN 202210228353 A CN202210228353 A CN 202210228353A CN 114338023 A CN114338023 A CN 114338023A
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Abstract

本申请公开了一种图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置及存储介质，涉及图像处理领域，该图像加密方法通过并联的多位流加密系统对原始图像数据中的各行图像数据同时进行加密，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，由于密钥流的生成依赖于未加密明文图像数据，使得不同的未加密明文图像数据对应不同的密钥流，从而生成不同的密文图像数据，使得加密安全性更高。该图像解密方法对上述图像加密方法加密后的密文图像数据进行解密，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率，通过各位流解密系统的解密后明文图像数据即可还原原始图像数据。

Description

图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置及存储介质
技术领域
本申请涉及图像处理领域，特别涉及一种图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置及存储介质。
背景技术
在各行各业中，如计算机视觉、机器人路径规划，医学影像处理等相关领域，图像数据的私密性已经成为了一个至关重要的问题。在图像传输过程中，通常采用块加密算法对图像进行加密传输，在加密时需要对图像每一行的数据依次进行加密，即先加密第一行的图像数据，然后再加密第二行图像数据，直至完成对最后一行图像数据的加密，加密速度慢。此外，现有的加密方案中，通常会建立明文和密文之间的对应关系，以便后续进行解密，但是这种方案会降低加密的安全性。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置和存储介质，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，加密安全性更高，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种图像加密方法，应用于并联的多位流加密系统中的每一所述流加密系统，该图像加密方法包括：
获取未加密明文图像数据；
将所述未加密明文图像数据注入洛伦兹混沌系统的状态方程，得到与所述未加密明文图像数据一一对应的密钥流；
利用所述密钥流得到密文图像数据。
可选的，所述洛伦兹混沌系统为进行TS模糊模型转换后的洛伦兹混沌系统。
可选的，所述洛伦兹混沌系统的数学模型为：
Figure 749659DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 334224DEST_PATH_IMAGE002
为密钥流随时间的微分，y(t)为所述密文图像数据，C为输出矩阵，x(t)为所述密钥流，A i 为系统矩阵，
Figure 345910DEST_PATH_IMAGE003
为前件变量，
Figure 560991DEST_PATH_IMAGE004
为关于
Figure 384590DEST_PATH_IMAGE005
的函数。
可选的，输入矩阵为列满秩矩阵，所述输出矩阵为非奇异矩阵。
可选的，并联的流加密系统的位数根据原始图像数据大小确定。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种图像解密方法，该图像解密方法包括：
通过并联的每一流解密系统执行以下操作：
获取通过上文任意一项所述的图像加密方法加密后的密文图像数据；
基于洛伦兹解密系统对所述密文图像数据进行解密操作，得到解密后明文图像数据；
所述洛伦兹解密系统的数学模型为：
Figure 913792DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 342499DEST_PATH_IMAGE007
为所述解密后明文图像数据，y(t)为所述密文图像数据，
Figure 525219DEST_PATH_IMAGE008
为所述密文图像数据的一阶导数，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A i 为系统矩阵，
Figure 491906DEST_PATH_IMAGE009
为前件变量，
Figure 418274DEST_PATH_IMAGE010
为关于
Figure 701488DEST_PATH_IMAGE009
的函数。
可选的，并联的流解密系统的位数根据流加密系统的位数确定。
可选的，该图像解密方法还包括：
通过所有所述流解密系统得到的解密后明文图像数据还原原始图像数据。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种图像处理装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述的图像加密方法的步骤和/或如上文任意一项所述的图像解密方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述的图像加密方法的步骤和/或如上文任意一项所述的图像解密方法的步骤。
本申请提供了一种图像加密方法，通过并联的多位流加密系统对原始图像数据中的各行图像数据同时进行加密，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，由于密钥流的生成依赖于未加密明文图像数据，使得不同的未加密明文图像数据对应不同的密钥流，从而生成不同的密文图像数据，使得加密安全性更高。本申请还提供了一种图像解密方法，对上述图像加密方法加密后的密文图像数据进行解密，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率，通过各位流解密系统的解密后明文图像数据即可还原原始图像数据。本申请还提供了一种图像处理装置和存储介质，具有和上述图像加密方法和/或图像解密方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的一种块加密示意图；
图2为本申请所提供的一种图像加密方法的步骤流程图；
图3为本申请所提供的一种基于洛伦兹的流加密系统的结构示意图；
图4为本申请所提供的一种基于洛伦兹的块加密系统的结构示意图；
图5为本申请所提供的一种洛伦兹块解密示意图；
图6为本申请所提供的一种基于逆映射的流解密系统的结构示意图；
图7为本申请所提供的一种块解密系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种图像加密方法、图像解密方法、图像处理装置和存储介质，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，加密安全性更高，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
考虑到图像数据的特点是数据量大，且相邻像素的相关性高，尤其针对多幅图像数据流，为提升对图像的加密速度，本申请采用并行加密方式，即同时对图像的每一行像素进行加密，块加密示意图参照图1所示。从数学的角度，图像可以看作一个高维的矩阵，我们将图像的每一行（列）看作一个数据通道，然后对每一行都安排一个流加密系统。为便于理解本申请所提供的图像加密方案，对本申请图像加密方法所适用的块加密系统进行说明，对于图像，图像的每一行像素可以看成一位，为每一行像素都安排一位流加密（Streamcipher）系统，对这一行像素进行加密，基于此，块加密系统包括并联的多位流加密系统，本实施例所提供的图像加密方法由每一位流加密系统实现。流加密系统的位数可以根据原始图像数据大小确定，假设原始图像数据的大小为16×16，则可设置16位流加密系统，每一位流加密系统对应加密一行图像数据，这里的一行图像数据（包括这一行所有像素）即为未加密明文图像数据，下面以一位流加密系统执行图像加密方法的过程进行说明，其他流加密系统对其余行图像数据的加密过程，同理。
请参照图2，图2为本申请所提供的一种图像加密方法的步骤流程图，该图像加密方法包括：
S101：获取未加密明文图像数据；
可以理解的是，每一位流加密系统负责对原始图像数据中的一行图像数据进行加密，这里的一行未进行加密的图像数据即为未加密明文图像数据，可以理解的是，未加密明文图像数据包括该行所有像素，假设该位流加密系统对应图像的第一行，那么未加密明文图像数据包括该行所有像素35、19、25和6。
S102：将未加密明文图像数据注入洛伦兹混沌系统的状态方程，得到与未加密明文图像数据一一对应的密钥流；
S103：利用密钥流得到密文图像数据。
具体的，首先对实现图像加密操作的洛伦兹混沌系统进行说明，洛伦兹混沌系统是一个非线性、非周期、三维的确定性连续动态系统。其动态方程可以表示为：
Figure 196054DEST_PATH_IMAGE011
（1）；
其中，x 1(t)，x 2(t)和x 3(t)是系统的状态；y(t)是系统的输出；x 1(0)，x 2(0)和x 3(0)设置为系统的初始状态，即t=0时刻的状态初始值。
考虑到洛伦兹混沌系统是一个非线性系统，为便于后续进行数据处理，首先将洛伦兹混沌系统转换为TS模糊模型，从而实现非线性到线性的转换，其中，TS模糊模型即Takagi-Sugeno模糊模型，该模型的主要思想是将非线性系统用许多线段相近的表示出来，即将复杂的非线性问题转化为在不同小线段上的问题。
具体的，设规则i：如果x 1(t)属于模糊集F i ，那么可以得到：
Figure 259825DEST_PATH_IMAGE012
， i=1,2（2）；
其中，系统的状态向量为
Figure 615983DEST_PATH_IMAGE013
，模糊集为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 956965DEST_PATH_IMAGE015
；系数矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 137280DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 311516DEST_PATH_IMAGE019
。因此，基于洛伦兹混沌系统的TS模糊模型可以写为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
（3）；
其中，
Figure 189473DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 696546DEST_PATH_IMAGE023
并且其满足
Figure DEST_PATH_IMAGE024
。
定义要加密的图像数据（未加密明文图像数据）为m(t)，且在t时刻，m(t)是个常数，当需要对未加密明文图像数据进行加密时时，t时刻m(t)的取值范围为[0,255]。本申请将未加密明文图像数据m(t)注入基于洛伦兹混沌系统的TS模糊模型的状态方程
Figure 267336DEST_PATH_IMAGE025
中，系统输入矩阵记作B i ，得到基于洛伦兹的流加密系统的数学模型：
Figure 40120DEST_PATH_IMAGE026
（4）；
需要注意的是，本申请并没有将未加密明文图像数据m(t)直接注入流加密系统的输出方程y(t)=Cx(t)中。如果直接将m(t)注入输出方程，将会得到输入与输出，即明文与密文之间的对应关系y(t)=Cx(t)+ m(t)，而这样简单的对应关系会降低加密的安全性。另外，从上述流加密系统结构可以看出，将未加密明文图像数据m(t)直接注入到状态方程中，这样的构造使得密钥流x(t)的产生极其依赖明文。也就是说，密钥流的产生不仅仅与系统的初始值x(0)有关系，还与未加密明文图像数据m(t)有关，达到不同的未加密明文图像数据有不同的密钥流，从而有不同的密文，使得加密系统的安全性得到了提高。这里需要注意，在构造系统参数矩阵时，为了简化系统设计，本发明将所有子系统的输入输出矩阵统一，即所有子系统均共享输入矩阵B，共享输出矩阵C，作为一种可选的实施例，输入矩阵为列满秩矩阵，输出矩阵为非奇异矩阵。
参照上述内容，可以得到每一位基于洛伦兹的流加密系统的结构示意图参照图3所示，具体的，未加密明文图像数据m(t)经过芯片中的乘法器，与输入矩阵B相乘，再与封装的非线性函数f(x(t))相加，图3中，用f(x(t))表示式（4）中的
Figure 738080DEST_PATH_IMAGE027
，得到密钥流随时间的微分
Figure 912709DEST_PATH_IMAGE028
，而
Figure 982297DEST_PATH_IMAGE029
经过积分电路，得到密钥流x(t)，得到密钥流之后，x(t)经过乘法器与输出矩阵C相乘，得到了密文图像数据y(t)，将每一行明文图像数据分别输入与其一一对应的如图3所示的基于洛伦兹的流加密系统中进行加密操作，即可得到对每一行明文图像数据加密后的、与其一一对应的密文图像数据。
进一步的，将N位基于洛伦兹的流加密系统并联。例如，当加密对象为8位图像，即像素值范围为0-255，图像的大小为16×16，N=16，那么此时可以并联16个基于洛伦兹的流加密系统，让图像的每一行数据依次利用相应的流加密系统进行加密，这样的流加密并行处理技术表现为一个16位的块加密方式。为便于理解，将基于洛伦兹的流加密系统描述为：
Figure 117743DEST_PATH_IMAGE030
（5）；
其中，上角标j为块加密的当前位数。例如，当j=32时，式（5）表示为块加密系统的第32位流加密系统。
Figure 727716DEST_PATH_IMAGE031
为N维未加密数据，将此数据并行通过Lorenz块加密模块，可以得到N维加密数据
Figure 678223DEST_PATH_IMAGE032
。理论上，系统可以将足够多的洛伦兹流加密系统并联在一起，来极大提升对目标图像的加密速度，基于洛伦兹的块加密系统的结构参照图4所示。
可以理解的是，基于洛伦兹混沌系统的块加密算法，秘钥选择为系统初始值以及系统参数。由于块加密算法并联多位洛伦兹流加密模块，因此，系统初始值可以设置为
Figure 121974DEST_PATH_IMAGE033
。
可见，本实施例中，通过并联的多位流加密系统对原始图像数据中的各行图像数据同时进行加密，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，由于密钥流的生成依赖于未加密明文图像数据，使得不同的未加密明文图像数据对应不同的密钥流，从而生成不同的密文图像数据，使得加密安全性更高。
进一步的，本申请还针对上文的图像加密方案，基于系统逆的概念，提供了一种图像解密算法，洛伦兹块解密示意图参照图5所示。相应的，块解密系统中，设于与流加密系统同样位数的流解密系统，通过流解密系统对每一行由上文图像加密方法加密后的密文图像数据进行解密。
具体的，通过并联的每一流解密系统执行以下操作：
获取通过上文任意一项的图像加密方法加密后的密文图像数据；
基于洛伦兹解密系统对密文图像数据进行解密操作，得到解密后明文图像数据；
洛伦兹解密系统的数学模型为：
Figure 498378DEST_PATH_IMAGE034
；
其中，
Figure 318567DEST_PATH_IMAGE035
为解密后明文图像数据，y(t)为密文图像数据，
Figure 202209DEST_PATH_IMAGE008
为密文图像数据的一阶导数，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A i 为系统矩阵，
Figure 879178DEST_PATH_IMAGE036
为前件变量，
Figure 769643DEST_PATH_IMAGE037
为关于
Figure 596784DEST_PATH_IMAGE038
的函数。
具体的，首先设定矩阵参数，参照上文，设定输入矩阵B为列满秩矩阵，输出矩阵C为非奇异矩阵，且CB也为列满秩，这是系统可逆的充分条件。由于矩阵B和C是预设的，所以可行矩阵很容易选择。
然后构造基于逆映射的流解密系统，考虑到矩阵C为非奇异，根据上文流加密系统的输出方程y(t)=Cx(t)，可以求得：
Figure 600512DEST_PATH_IMAGE039
（6）；
对输出方程两边同时进行微分，得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
（7）；
因为CB列满秩，因此CB的左伪逆存在，记作
Figure 340061DEST_PATH_IMAGE041
。把
Figure DEST_PATH_IMAGE042
代入式（6），从而解出明文图像数据为：
Figure 468554DEST_PATH_IMAGE043
（8）；
从上式（8）可以看出，基于逆映射的流解密系统解密得到明文仅仅依赖于密文y(t)以及它的一阶导数
Figure 224020DEST_PATH_IMAGE044
。那么，基于逆映射的流解密系统可以定义为：
Figure 206888DEST_PATH_IMAGE045
（9）；
基于逆映射的流解密系统的结构示意图参照图6所示，进一步的，构造基于逆映射的块解密系统，针对基于洛伦兹的块加密系统，其对应的基于逆映射的块解密系统可以将多位流解密系统进行并联，每位流解密系统的结构一致，但是输入输出数据以及秘钥不同，其流程图如图7所示，图7中，输入信号为加密图像的所有行，将所有行数据同时通过块解密系统，可以得到原始图像的所有行数据，这些数据可以组成并还原原始图像数据。
进一步的，根据式（6）和（8），可以知道加密系统是平坦的。从而得到本申请提出Lorenz块加密方案等价于一个传统的自同步流加密方案。
可见，本实施例中，对上述图像加密方法加密后的密文图像数据进行解密，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率，通过各位流解密系统的解密后明文图像数据即可还原原始图像数据。
综上，本申请提出了一种基于洛伦兹混沌系统的块加解密方案，方案首先去掉了流加密系统输出方程中的直通部分，减少了明文与密文的直接关联性；其次，将多位流加密模块进行并联设计，得到了如下优势：第一，提高了针对图像的加密速度；第二，极大拓展了秘钥空间；第三，增强了加密系统的鲁棒性；第四，密钥流依赖于要加密的图像，使得不同的图像有不同的密钥流；第五，位数选择具有灵活性。然后，本申请利用逆映射的手段，给出了系统可逆的条件，然后构造了流解密系统，针对单一通道密文进行解密。最后针对洛伦兹块加密系统，本申请并联N位流解密系统，直接对多通道密文进行同时解密。最后，利用控制系统平坦性概念，给出了所提出加密系统安全性的理论保证。
另一方面，本申请还提供了一种图像处理装置，该图像处理装置包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一个实施例所描述的图像加密方法的步骤和/或如上文任意一个实施例所描述的图像解密方法的步骤。
具体的，存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令，该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。处理器执行存储器中保存的计算机程序时，可以实现以下步骤：获取未加密明文图像数据；将未加密明文图像数据注入洛伦兹混沌系统的状态方程，得到与未加密明文图像数据一一对应的密钥流；利用密钥流得到密文图像数据。和/或，处理器执行存储器中保存的计算机程序时，可以实现以下步骤：通过并联的每一流解密系统执行以下操作：获取通过上文任意一项的图像加密方法加密后的密文图像数据；基于洛伦兹解密系统对密文图像数据进行解密操作，得到解密后明文图像数据；洛伦兹解密系统的数学模型为：
Figure 22398DEST_PATH_IMAGE046
；
其中，
Figure 169345DEST_PATH_IMAGE047
为解密后明文图像数据，y(t)为密文图像数据，
Figure 338289DEST_PATH_IMAGE048
为密文图像数据的一阶导数，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A i 为系统矩阵，
Figure 316610DEST_PATH_IMAGE049
为前件变量，
Figure 506283DEST_PATH_IMAGE050
为关于
Figure 560433DEST_PATH_IMAGE049
的函数。
可见，本实施例中，通过并联的多位流加密系统对原始图像数据中的各行图像数据同时进行加密，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，由于密钥流的生成依赖于未加密明文图像数据，使得不同的未加密明文图像数据对应不同的密钥流，从而生成不同的密文图像数据，使得加密安全性更高。对上述图像加密方法加密后的密文图像数据进行解密，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率，通过各位流解密系统的解密后明文图像数据即可还原原始图像数据。
作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：对洛伦兹混沌系统进行TS模糊模型转换得到洛伦兹混沌系统，转换后的洛伦兹混沌系统的数学模型：
Figure 923281DEST_PATH_IMAGE051
；其中，
Figure 365895DEST_PATH_IMAGE052
为密钥流随时间的微分，y(t)为密文图像数据，C为输出矩阵，x(t)为密钥流，A i 为系统矩阵，
Figure 726469DEST_PATH_IMAGE053
为前件变量，
Figure 644747DEST_PATH_IMAGE054
为关于
Figure 670340DEST_PATH_IMAGE055
的函数。
作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：通过所有流解密系统得到的解密后明文图像数据还原原始图像数据。
在上述实施例的基础上，作为优选实施方式，该图像处理装置还包括：
输入接口，与处理器相连，用于获取外部导入的计算机程序、参数和指令，经处理器控制保存至存储器中。该输入接口可以与输入装置相连，接收用户手动输入的参数或指令。该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板。
显示单元，与处理器相连，用于显示处理器发送的数据。该显示单元可以为液晶显示屏或者电子墨水显示屏等。
网络端口，与处理器相连，用于与外部各终端设备进行通信连接。该通信连接所采用的通信技术可以为有线通信技术或无线通信技术，如移动高清链接技术（MHL）、通用串行总线（USB）、高清多媒体接口（HDMI）、无线保真技术（WiFi）、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术等。
另一方面，本申请还提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一个实施例所描述的图像加密方法的步骤和/或如上文任意一个实施例所描述的图像解密方法的步骤。
本申请还提供了一种存储介质，该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory ，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory ，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取未加密明文图像数据；将未加密明文图像数据注入洛伦兹混沌系统的状态方程，得到与未加密明文图像数据一一对应的密钥流；利用密钥流得到密文图像数据。和/或，该存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：通过并联的每一流解密系统执行以下操作：获取通过上文任意一项的图像加密方法加密后的密文图像数据；基于洛伦兹解密系统对密文图像数据进行解密操作，得到解密后明文图像数据；洛伦兹解密系统的数学模型为：
Figure 560936DEST_PATH_IMAGE057
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为解密后明文图像数据，y(t)为密文图像数据，
Figure 295674DEST_PATH_IMAGE059
为密文图像数据的一阶导数，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A i 为系统矩阵，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为前件变量，
Figure 858504DEST_PATH_IMAGE061
为关于
Figure 766418DEST_PATH_IMAGE060
的函数。
可见，本实施例中，通过并联的多位流加密系统对原始图像数据中的各行图像数据同时进行加密，提高了加密速度，扩展了秘钥空间，增强了加密系统的鲁棒性，由于密钥流的生成依赖于未加密明文图像数据，使得不同的未加密明文图像数据对应不同的密钥流，从而生成不同的密文图像数据，使得加密安全性更高。对上述图像加密方法加密后的密文图像数据进行解密，解密过程仅依赖于密文图像数据，以及密文图像数据的一阶导数，提高了解密效率，通过各位流解密系统的解密后明文图像数据即可还原原始图像数据。
作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：对洛伦兹混沌系统进行TS模糊模型转换得到洛伦兹混沌系统，转换后的洛伦兹混沌系统的数学模型：
Figure 573837DEST_PATH_IMAGE062
；其中，
Figure 276213DEST_PATH_IMAGE063
为密钥流随时间的微分，y(t)为密文图像数据，C为输出矩阵，x(t)为密钥流，A i 为系统矩阵，
Figure 778870DEST_PATH_IMAGE064
为前件变量，
Figure 21632DEST_PATH_IMAGE065
为关于
Figure 808192DEST_PATH_IMAGE066
的函数。
作为一种可选的实施例，处理器执行存储器中保存的计算机子程序时，可以实现以下步骤：通过所有流解密系统得到的解密后明文图像数据还原原始图像数据。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种图像加密方法，其特征在于，应用于并联的多位流加密系统中的每一所述流加密系统，该图像加密方法包括：
获取未加密明文图像数据；
将所述未加密明文图像数据注入洛伦兹混沌系统的状态方程，得到与所述未加密明文图像数据一一对应的密钥流；
利用所述密钥流得到密文图像数据。
2.根据权利要求1所述的图像加密方法，其特征在于，所述洛伦兹混沌系统为进行TS模糊模型转换后的洛伦兹混沌系统。
3.根据权利要求2所述的图像加密方法，其特征在于，所述洛伦兹混沌系统的数学模型为：
Figure 779140DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 55400DEST_PATH_IMAGE002
为密钥流随时间的微分，y(t)为所述密文图像数据，C为输出矩阵，x(t)为所述密钥流，A i 为系统矩阵，
Figure 180613DEST_PATH_IMAGE003
为前件变量，
Figure 807904DEST_PATH_IMAGE004
为关于
Figure 785087DEST_PATH_IMAGE003
的函数。
4.根据权利要求3所述的图像加密方法，其特征在于，输入矩阵为列满秩矩阵，所述输出矩阵为非奇异矩阵。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的图像加密方法，其特征在于，并联的流加密系统的位数根据原始图像数据大小确定。
6.一种图像解密方法，其特征在于，该图像解密方法包括：
通过并联的每一流解密系统执行以下操作：
获取通过权利要求1-5任意一项所述的图像加密方法加密后的密文图像数据；
基于洛伦兹解密系统对所述密文图像数据进行解密操作，得到解密后明文图像数据；
所述洛伦兹解密系统的数学模型为：
Figure 791220DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，
Figure 461236DEST_PATH_IMAGE006
为所述解密后明文图像数据，y(t)为所述密文图像数据，
Figure 310243DEST_PATH_IMAGE007
为所述密文图像数据的一阶导数，B为输入矩阵，C为输出矩阵，A i 为系统矩阵，
Figure 215751DEST_PATH_IMAGE008
为前件变量，
Figure 732183DEST_PATH_IMAGE009
为关于
Figure 182887DEST_PATH_IMAGE010
的函数。
7.根据权利要求6所述的图像解密方法，其特征在于，并联的流解密系统的位数根据流加密系统的位数确定。
8.根据权利要求6或7所述的图像解密方法，其特征在于，该图像解密方法还包括：
通过所有所述流解密系统得到的解密后明文图像数据还原原始图像数据。
9.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任意一项所述的图像加密方法的步骤和/或如权利要求6-8任意一项所述的图像解密方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任意一项所述的图像加密方法的步骤和/或如权利要求6-8任意一项所述的图像解密方法的步骤。
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