CN115277978A - 一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法 - Google Patents

一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及信息安全管理领域，具体涉及一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，该方法包括：根据置换序列对明文像素点的第一序列进行替换操作得到明文像素点的索引值；根据明文像素点的索引值在状态编码表中位置得到明文像素点的符号序列和过渡序列，进而得到明文像素点的密文；将明文像素点的灰度值设置为所述密文，进而获得密文像素点组成的密文图像。本发明结合基态值和状态编码表对明文像素点进行加密，获得灰度直方图完全不同于明文图像的灰度直方图的密文图像，使密文图像具有较强的雪崩效应，同时提高密文图像抵御统计分析攻击的能力，更好的保证了计算机网络系统运行中图像的安全性，避免出现信息泄露及其他问题。

Description

一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法
技术领域
本发明涉及信息安全管理领域，具体涉及一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法。
背景技术
在计算机网络系统的运行中，大量的信息数据被存储在硬件及软件中，需要对这些信息的安全进行保护，避免出现信息泄露及其他问题。其中，基于混沌映射提出了许多针对图像信息安全管理的图像加密方法，常规的基于混沌映射的图像加密方法具有密钥空间大且密钥敏感性强的特点，但是像素点的位置的置乱与替换是逐个像素点单独进行，而两个像素点之间缺少关联，因此，常规的基于混沌映射的图像加密方法缺少必要的扩散效果，雪崩效应较差，无法抵御攻击者的选择明文攻击；同时，常规的基于混沌映射的图像加密方法虽然打破了图像中像素点之间的强关联性，但是并未改变图像的统计特性，因此，无法抵御攻击者的统计分析攻击。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，所述方法包括：
获得明文图像，将明文像素点的灰度值的八位二进制数记为明文像素点的第一序列，根据明文像素点的坐标获得明文像素点的所有置换位置，将明文像素点的第一序列中所述所有置换位置对应的数值组成的序列记为明文像素点的第二序列；
将第一预设值作为第一个明文像素点的基态值，根据第一个明文像素点的基态值获得第一个明文像素点的符号和过渡值，包括：
将所述基态值的六位二进制数记为第一个明文像素点的基态序列；对第一个明文像素点的基态序列和第二序列进行异或操作得到第一个明文像素点的置换序列；依次利用置换序列中的每个数值，对第一个明文像素点的第一序列中所有置换位置对应的数值进行替换，得到第一个明文像素点的第三序列，将所述第三序列的十进制数记为第一个明文像素点的索引值；根据第一个明文像素点的索引值得到第一个明文像素点的符号和过渡值；
依次将每个明文像素点的相邻明文像素点的过渡值作为每个明文像素点的基态值，根据每个明文像素点的基态值得到每个明文像素点的符号和过渡值；
根据明文像素点的坐标获得解码规则，根据解码规则对明文像素点的符号进行解码得到明文像素点的符号序列；将明文像素点的过渡值的六位二进制数记为明文像素点的过渡序列；将明文像素点的过渡序列和符号序列拼接得到明文像素点的密文序列，将明文像素点的密文序列的十进制数记为明文像素点的密文；将所有明文像素点的密文构成的图像作为密文图像。
进一步地，所述根据明文像素点的坐标获得明文像素点的所有置换位置的步骤包括:
利用混沌映射获得长度为第一预设长度的序列，对序列中的每一个数值乘以第二预设值并进行四舍五入取整，获得第一混沌序列；
根据明文像素点的坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE001
获得第一混沌序列中的第
Figure 934442DEST_PATH_IMAGE002
个数值
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，将置换字典中的序号为
Figure 76842DEST_PATH_IMAGE004
的置换位置集合中的所有置换位置记为明文像素点的所有置换位置。
进一步地，所述构建置换位置字典的步骤包括：
从8位二进制数的8个比特位中不重复地随机选择6个比特位作为置换位置，对应的6个置换位置组成一个置换位置集合，给所有不同的选择方式对应的所有不同的置换位置集合分别分配一个第一预设范围内的整数，不同置换位置集合对应的整数不同，将所述每个置换位置集合与分配的整数记为置换位置字典。
进一步地，所述根据第一个明文像素点的索引值得到第一个明文像素点的符号和过渡值的步骤包括：
构建状态编码表，获得与明文像素点的索引值相等的整数在状态编码表中的单元格，单元格所在列的列号记为明文像素点的符号，单元格所在行的行号记为明文像素点的过渡值。
进一步地，所述构建状态编码表的步骤包括：
构建一个一个预设行列的表格，表格中容纳数据的基本单元叫单元格，表格中横向的所有单元格组成一行，行号依次用第二预设范围内的整数表示，不同行对应的整数不同；竖向的单元格组成一列，列号依次用RNA编码的碱基对 A，U，G，C表示；随机给单元格分配一个第三预设范围内的的整数，表格中，一个单元格唯一对应一个整数，一个整数唯一对应一个单元格；将满足上述条件的表格记为状态编码表。
进一步地，所述根据明文像素点的坐标获得解码规则的步骤包括：
利用混沌映射获得长度为第一预设长度的序列，对序列中的每一个数值乘以第三预设值并进行四舍五入取整，获得第二混沌序列；
根据明文像素点的坐标
Figure 944916DEST_PATH_IMAGE001
获得第二混沌序列中的第
Figure 285899DEST_PATH_IMAGE002
个数值
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，将RNA 编码解码规则表中的序号为
Figure 420208DEST_PATH_IMAGE004
的RNA 编码解码规则记为明文像素点的RNA解码规则。
进一步地，所述每个明文像素点的相邻明文像素点是指每个明文像素点的序号减一对应的明文像素点。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
1.本发明通过将每个明文像素点的相邻明文像素点的过渡值作为每个明文像素点的基态值，进而根据明文像素点的基态值对明文像素点进行加密，增加了加密过程中像素点之间的关联性，明文图像中任何明文像素点的任何细微变化都会引起密文图像的不可区分性的改变，即根据本发明的加密方法获得的密文图像具有一定的扩散效果，雪崩效应较好，因此，明文图像的安全性较高，能够抵御攻击者的选择明文攻击。
2.本发明通过置换序列对明文像素点的灰度值的第一序列进行替换操作，根据第一个明文像素点的索引值在状态编码表中的对应的单元格，根据第一个明文像素点的符号和过渡值获得明文像素点的密文，进而获得密文像素点组成的密文图像。通过上述操作，将灰度值不同的明文像素点的转换为灰度值相同的密文像素点，将灰度值相同的明文像素点转换为灰度值不同的密文像素点，获得灰度直方图完全不同于明文图像的灰度直方图的密文图像；同时，通过上述操作打破了明文图像中相邻明文像素点的强关联性，避免由于具有局部强关联性，而导致明文像素点会泄露其周边其他明文像素点的信息；因此，本发明的加密方法具有较强的抵御统计分析攻击的能力，因此，明文图像的安全性较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法的步骤流程图；
图2为本发明一个实施例提供的状态编码表；
图3为本发明一个实施例提供的RNA 编码解码规则表；
图4为本发明一个实施例提供的第一个明文像素点的加密流程图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S001，获取明文图像。
在计算机网络系统的运行中，为了保证大量被存储在硬件及软件中的信息数据的安全，需要对信息数据进行加密，将其中需要加密的图像记为明文图像，并对明文图像进加密。
步骤S002，根据明文像素点的所有置换位置和第一序列得到明文像素点的第二序列。
具体的步骤包括：
1. 利用logistic混沌映射获取第一混沌序列以及子密钥1。
具体方法为：一维Logistic 映射是一种典型的混沌映射，模型为
Figure 846641DEST_PATH_IMAGE006
，当系数
Figure DEST_PATH_IMAGE007
时，系统进入混沌状态，就会产生
Figure 459019DEST_PATH_IMAGE008
之间的混沌序列。在
Figure 185667DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 222369DEST_PATH_IMAGE010
的范围内随机产生子密钥1
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，将一维Logistic 混沌映射模型迭代
Figure 73781DEST_PATH_IMAGE012
次，为防止初值干扰,去除前
Figure DEST_PATH_IMAGE013
个数值，将剩余的
Figure 489850DEST_PATH_IMAGE014
个数值的每一个数值乘以
Figure DEST_PATH_IMAGE015
并进行四舍五入取整，获得长度为
Figure 743108DEST_PATH_IMAGE014
的第一混沌序列，其中，
Figure 36465DEST_PATH_IMAGE014
为明文图像的大小，
Figure 562125DEST_PATH_IMAGE016
为明文图像的行数，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为明文图像的列数，由于获取第一混沌序列是为了能够根据第一混沌序列，获得置换位置字典中明文像素点对应的置换位置集合，因此，需要保证第一混沌序列的数值的范围包含置换位置字典中的所有的置换位置集合的序号。
2. 获得所有置换位置集合组成的置换位置字典。
具体方法为：8位二进制数共有8个比特位,这个8个比特位构成的序列为
Figure 250726DEST_PATH_IMAGE018
，分别表示从左到右的第8比特位、第7比特位、…、第2比特位、第1比特位，从L中随机不重复选择6个比特位作为置换位置，对应的6个置换位置组成一个置换位置集合，所有随机选择中共有
Figure DEST_PATH_IMAGE019
种不同的选择方式，所述28种不同的选择方式对应的28种不同的置换位置集合共同组成置换位置字典，用
Figure 624070DEST_PATH_IMAGE020
之间的整数给组成置换位置字典的28种不同的置换位置集合分配序号，不同置换位置集合对应的序号不同，将所述每个置换位置集合与序号记为置换位置字典。
在本实施例中，将置换位置字典作为子密钥2对明文像素点进行加密；且置换位置字典在整个加密过程中只获取一次，并进行存储。
3. 根据明文像素点的坐标、第一混沌序列和置换位置字典，获得明文像素点的所有置换位置。
具体方法为：根据明文像素点的坐标
Figure 67820DEST_PATH_IMAGE001
获得第一混沌序列中的第
Figure 956142DEST_PATH_IMAGE002
个数值
Figure 776330DEST_PATH_IMAGE004
，将置换位置字典中的序号为
Figure 63568DEST_PATH_IMAGE004
的置换位置集合的所有置换位置记为明文像素点的所有置换位置。
4. 将明文像素点的第一序列中所有置换位置对应的数值组成的序列记为明文像素点的第二序列。
具体方法为：将明文像素点的灰度值转换为八位二进制数，该八位二进制数记为明文像素点的第一序列，将明文像素点的第一序列中所有置换位置对应的数值组成的序列记为明文像素点的第二序列。
例如：明文图像的第一行第一列的明文像素点为第一个明文像素点，明文像素点的灰度值为170，则明文像素点的第一序列为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，明文像素点的置换位置集合为
Figure 615903DEST_PATH_IMAGE022
，置换位置集合的所有置换位置为八位二进制数的第8比特位、第6比特位、第4比特位、第3比特位、第2比特位和第1比特位，将明文像素点的所有置换位置对应的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE023
组成的序列
Figure 929204DEST_PATH_IMAGE024
，记为明文像素点的第二序列，即明文像素点的第二序列为
Figure 287504DEST_PATH_IMAGE024
，如图4所示。
步骤S003，对明文像素点的基态序列和第二序列进行异或操作得到明文像素点的置换序列。
具体的步骤包括：
1. 获取明文像素点的基态值。
具体方法为：对于明文图像的第一行第一列的明文像素点，即第一个密文像素点的基态值为63；对于明文图像中的其他明文像素点，明文像素点的基态值为前一个明文像素点的过渡值。
例如：明文图像的第二行第一列的明文像素点的前一个明文像素点为明文图像的第一行第
Figure 697757DEST_PATH_IMAGE017
列的明文像素点，因此，明文图像的第二行第一列的明文像素点的基态值为明文图像的第一行第
Figure 342365DEST_PATH_IMAGE017
列的明文像素点的过渡值。
本发明通过将每个明文像素点的相邻明文像素点的过渡值作为每个明文像素点的基态值，进而根据明文像素点的基态值对明文像素点进行加密，因此，明文图像中任何明文像素点的任何细微变化都会引起密文图像的不可区分性的改变，即根据本发明的加密方法获得的密文图像具有较强的雪崩效应，因此，明文图像的安全性较高。
2. 对明文像素点的基态序列和第二序列进行异或操作得到明文像素点的置换序列。
具体方法为：将明文像素点的基态值的6位二进制数记为明文像素点的基态序列；对明文像素点的基态序列和第二序列进行异或操作得到明文像素点的置换序列，所述异或操作中，如果两个值不相同，则异或结果为1，如果两个值相同，异或结果为0。
例如：明文图像的第一个明文像素点的第二序列为
Figure 939699DEST_PATH_IMAGE024
，且第一个明文像素点的基态值为63，则将明文像素点的基态值的6位二进制数
Figure DEST_PATH_IMAGE025
记为明文像素点的基态序列，则明文像素点的基态序列为
Figure 36444DEST_PATH_IMAGE025
，对明文像素点的基态序列和第二序列进行异或操作得到明文像素点的置换序列为
Figure 301203DEST_PATH_IMAGE026
，如图4所示。
步骤S004，根据置换序列对明文像素点的第一序列进行替换操作得到明文像素点的第三序列，进而获得明文像素点的索引值。
具体方法为：将明文像素点的第一序列中所有置换位置对应的数值替换为置换序列对应的数值，得到明文像素点的第三序列，将明文像素点的第三序列的十进制数记为明文像素点的索引值。
例如：明文图像的第一个明文像素点的第一序列为
Figure 788816DEST_PATH_IMAGE021
，明文像素点的置换序列为
Figure 873447DEST_PATH_IMAGE026
，将明文像素点的第一序列中，置换位置
Figure DEST_PATH_IMAGE027
对应的第8比特位、第6比特位、第4比特位、第3比特位、第2比特位、第1比特位的数值
Figure 511233DEST_PATH_IMAGE023
，替换为明文像素点的置换序列对应的数值
Figure 364919DEST_PATH_IMAGE028
，则明文像素点的第三序列为
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，将明文像素点的第三序列的十进制数
Figure 692608DEST_PATH_IMAGE030
记为明文像素点的索引值，则明文像素点的索引值为5，如图4所示。
步骤S005，根据明文像素点的索引值在状态编码表中位置得到明文像素点的符号和过渡值，进而明文像素点的符号序列和过渡序列。
具体的步骤包括：
1. 构建状态编码表。
具体方法为：构建一个64行4列的表格，表格中容纳数据的基本单元叫单元格，表格中横向的所有单元格组成一行，行号依次用
Figure DEST_PATH_IMAGE031
之间的整数表示，不同行的行号对应的整数不同；竖向的单元格组成一列，列号依次用RNA编码的碱基对 A，U，G，C表示；随机给单元格分配一个
Figure 467797DEST_PATH_IMAGE032
之间的整数，表格中，一个单元格唯一对应一个整数，一个整数唯一对应一个单元格；将满足上述条件的表格记为状态编码表。如图2所示为状态编码表。
在本实施例中，将状态编码表作为子密钥3对明文像素点进行加密；且状态编码表在整个加密过程中只获取一次，并进行存储。
在其他实施例中，还可以将列号依次用DNA编码的碱基对 A，T，G，C表示，甚至可以将列号依次用任意四个字母表示，例如：P，Q，M，N，本发明的保密性依赖于状态编码表中每个单元格中整数的设置，而不是状态编码表中行号与列号的设置。
2. 构建RNA 编码解码规则表。
具体方法为：RNA 编码是将二进制的00、11、10、01编码为对应的碱基对A、U、G、C，RNA 解码则是将碱基对 A、U、G、C解码为对应的二进制00、11、10、01，根据 RNA 碱基对产生八种可能的编码解码规则，八种可能的编码解码规则组成RNA 编码解码规则表，用
Figure DEST_PATH_IMAGE033
的整数给组成RNA 编码解码规则表的8种不同的可能的编码解码规则分配序号。如图3所示为RNA 编码解码规则表。
3. 利用logistic混沌映射获取第二混沌序列以及子密钥4。
具体方法为：在
Figure 174853DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 820729DEST_PATH_IMAGE036
的范围内随机产生子密钥4
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，将一维Logistic 混沌映射模型
Figure 319319DEST_PATH_IMAGE038
迭代
Figure DEST_PATH_IMAGE039
次，为防止初值干扰,去除前
Figure 847383DEST_PATH_IMAGE040
个数值，将剩余的
Figure 889289DEST_PATH_IMAGE014
个数值的每一个数值乘以8并进行四舍五入取整，获得长度为
Figure 717567DEST_PATH_IMAGE014
的第二混沌序列。由于获取第二混沌序列是为了能够根据第二混沌序列，获得RNA 编码解码规则表中明文像素点对应的RNA解码规则，因此，需要保证第二混沌序列的数值的范围包含置RNA 编码解码规则表中的所有的RNA 编码解码规则的序号。
在本实施例中，共有四个子密钥，且密钥空间足够大，大大增加了暴力破解密文图像的难度，提高了明文图像的安全性。
本发明通过引入混沌映射参数对应的子密钥1和子密钥4，以及置换位置字典对应的子密钥2和状态编码表对应的子密钥3，保证了密钥空间足够大，增加了攻击者暴力破解密文图像的难度，因此，本发明的加密方法具有抵抗暴力破解攻击的能力，因此，明文图像的安全性较高。
4. 根据明文像素点的坐标、第二混沌序列和RNA 编码和解码规则表，获得明文像素点的RNA解码规则。
具体方法为：根据明文像素点的坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE041
获得第二混沌序列中的第
Figure 124409DEST_PATH_IMAGE042
个数值
Figure DEST_PATH_IMAGE043
，将RNA 编码解码规则表中的序号为
Figure 605681DEST_PATH_IMAGE043
的RNA编码解码规则记为明文像素点的RNA解码规则。
5. 根据明文像素点的索引值在状态编码表中位置得到明文像素点的符号和过渡值，进而明文像素点的符号序列和过渡序列。
具体方法为：获得与明文像素点的索引值相等的整数在状态编码表中的单元格，单元格所在列的列号记为明文像素点的符号，单元格所在行的行号记为明文像素点的过渡值；将明文像素点的过渡值的6位二进制数记为明文像素点的过渡序列；根据明文像素点的RNA解码规则对明文像素点的符号进行解码得到明文像素点的符号序列。
例如：明文图像的第一个明文像素点的索引值为
Figure 716857DEST_PATH_IMAGE030
，与明文像素点的索引值相等的整数对应状态编码表中第31行第U列的单元格，则单元格所在列的列号U记为明文像素点的符号，单元格所在行的行号31记为明文像素点的过渡值；将明文像素点的过渡值的6位二进制数
Figure 524276DEST_PATH_IMAGE044
记为明文像素点的过渡序列，则明文像素点的过渡序列为
Figure 429915DEST_PATH_IMAGE044
；明文像素点的RNA解码规则为RNA编码和解码规则表中的第6种RNA编码和解码规则，则根据明文像素点的RNA解码规则对明文像素点的符号U进行解码得到明文像素点的符号序列为
Figure DEST_PATH_IMAGE045
。
步骤S006，将明文像素点的过渡序列和符号序列拼接得到明文像素点的密文序列，进而得到明文像素点的密文；将明文像素的灰度值设置为所述密文，将设置灰度值后的明文像素记为密文像素，进而获得密文图像。
具体方法为：将明文像素点的过渡序列和符号序列拼接得到明文像素点的密文序列，将明文像素点的密文序列的十进制数记为明文像素点的密文，将明文像素的灰度值重新设置为所述密文，将重新设置灰度值后的明文像素记为密文像素。
对明文图像中的所有明文像素点按照先行后列的顺序进行加密，获得对应的密文像素点，将所有密文像素点组成图像称为密文图像。
例如：明文图像的第一行第一列的明文像素点的过渡序列为
Figure 401413DEST_PATH_IMAGE044
，符号序列为
Figure 785121DEST_PATH_IMAGE045
，将明文像素点的过渡序列和符号序列拼接得到明文像素点的密文序列
Figure 991587DEST_PATH_IMAGE046
，将明文像素点的密文序列的十进制数
Figure DEST_PATH_IMAGE047
记为明文像素点的密文，则明文像素点的密文为
Figure 5811DEST_PATH_IMAGE047
，将明文像素的灰度值
Figure 526922DEST_PATH_IMAGE048
重新设置为所述密文
Figure 714321DEST_PATH_IMAGE047
，将重新设置灰度值后的明文像素点记为密文像素点，即将明文图像中第一行第一列的灰度值为
Figure 637277DEST_PATH_IMAGE048
的明文像素点加密为密文图像中第一行第一列的灰度值为
Figure 884719DEST_PATH_IMAGE047
的密文像素点，如图4所示。
本发明通过置换序列对明文像素点的灰度值的第一序列进行替换操作，根据第一个明文像素点的索引值在状态编码表中的对应的单元格，根据第一个明文像素点的符号和过渡值获得明文像素点的密文，进而获得密文像素点组成的密文图像。通过上述操作，将灰度值不同的明文像素点的转换为灰度值相同的密文像素点，将灰度值相同的明文像素点转换为灰度值不同的密文像素点，获得灰度直方图完全不同于明文图像的灰度直方图的密文图像；同时，通过上述操作打破了明文图像中相邻明文像素点的强关联性，避免由于具有局部强关联性，而导致明文像素点会泄露其周边其他明文像素点的信息；因此，本发明的加密方法具有较强的抵御统计分析攻击的能力，因此，明文图像的安全性较高。
步骤S007，对密文像素点进行解密获得明文像素点。
具体的步骤包括：
1. 根据密文像素点的灰度值得到密文像素点的密文序列；将密文像素点的密文序列拆分为密文像素点的过渡序列和符号序列，进而得到密文像素点的符号和过渡值。
具体方法为：利用子密钥4和 logistic混沌映射获取第二混沌序列；根据密文像素点的坐标
Figure 893126DEST_PATH_IMAGE041
获得第二混沌序列中的第
Figure 881286DEST_PATH_IMAGE042
个数值
Figure 658750DEST_PATH_IMAGE043
，将RNA 编码解码规则表中的序号为
Figure 77093DEST_PATH_IMAGE043
的RNA编码解码规则记为密文像素点的RNA编码规则；将密文像素点的灰度值的8位二进制数记为密文像素点的密文序列，将密文像素点的密文序列拆分为密文像素点的过渡序列和符号序列，将密文像素点的过渡序列的十进制数记为密文像素点的过渡值；根据密文像素点的RNA编码规则对密文像素点的符号序列进行编码得到密文像素点的符号。
例如：密文图像的第一行第一列的密文像素点的灰度值为
Figure 307217DEST_PATH_IMAGE047
，通过第一编码方式对密文像素点的灰度值进行编码得到的8位二进制数为
Figure 101997DEST_PATH_IMAGE046
，则密文像素点的密文序列
Figure 733967DEST_PATH_IMAGE046
，将密文像素点的密文序列拆分为密文像素点的过渡序列
Figure 323211DEST_PATH_IMAGE044
和符号序列
Figure 306211DEST_PATH_IMAGE045
，通过第二解密码方式对密文像素点的过渡序列进行解码得到的十进制数
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，则密文像素点的过渡值
Figure 456349DEST_PATH_IMAGE049
，密文像素点的RNA解码规则为RNA编码和解码规则表中的第6种RNA编码和解码规则，则根据密文像素点的RNA编码规则对明文像素点的符号序列
Figure 83770DEST_PATH_IMAGE045
进行编码得到密文像素点的符号为U。
2. 根据密文像素点的符号和过渡值在状态编码表中对应的位置得到密文像素点的索引值，进而得到密文像素点的第三序列。
具体方法为：获得状态编码表中行号与密文像素点的过渡值相等且列号与密文像素点的符号相等的单元格，将单元格的数据记为密文像素点的索引值；将通过第一编码方式对密文像素点的索引值进行编码得到的8位二进制数，记为密文像素点的第三序列。
例如：密文图像的第一行第一列的密文像素点的过渡值为
Figure 109495DEST_PATH_IMAGE049
，符号为U，获得状态编码表中行号与密文像素点的过渡值相等且列号与密文像素点的符号相等的单元格，即状态编码表中第31行第U列的单元格，将单元格的数据
Figure 314211DEST_PATH_IMAGE030
记为密文像素点的索引值；通过第一编码方式对密文像素点的索引值进行编码得到的8位二进制数为
Figure 185215DEST_PATH_IMAGE029
，则密文像素点的第三序列为
Figure 791777DEST_PATH_IMAGE029
。
3. 根据密文像素点的所有置换位置和第三序列得到密文像素点的置换序列；对密文像素点的基态序列和置换序列进行异或操作得到密文像素点的第二序列。
具体方法为：利用子密钥1和logistic混沌映射获取第一混沌序列；根据密文像素点的坐标
Figure 847458DEST_PATH_IMAGE041
获得第一混沌序列中的第
Figure 273891DEST_PATH_IMAGE042
个数值
Figure 211236DEST_PATH_IMAGE050
，将置换位置字典中的序号为
Figure 672304DEST_PATH_IMAGE050
的置换位置集合的所有置换位置记为密文像素点的所有置换位置，将密文像素点的第三序列中所有置换位置对应的数值组成的序列记为密文像素点的所有置换序列；获取密文像素点的基态值，将密文像素点的基态值的6位二进制数记为密文像素点的基态序列；对密文像素点的基态序列和置换序列进行异或操作得到密文像素点的第二序列。
例如：密文图像的第一行第一列的密文像素点的第三序列为
Figure 508673DEST_PATH_IMAGE029
，密文像素点的所有置换位置为
Figure 687982DEST_PATH_IMAGE027
，将密文像素点的第三序列中所有置换位置对应的数值组成的序列记为密文像素点的置换序列，即将密文像素点的第三序列
Figure 166368DEST_PATH_IMAGE029
中，置换位置
Figure 216363DEST_PATH_IMAGE027
对应的第8比特位、第6比特位、第4比特位、第3比特位、第2比特位、第1比特位的数值
Figure 754792DEST_PATH_IMAGE028
组成的序列
Figure 155817DEST_PATH_IMAGE026
记为密文像素点的置换序列，即密文像素点的置换序列为
Figure 434964DEST_PATH_IMAGE026
。密文像素点的基态值为
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，通过第二编码方式对密文像素点的基态值进行编码得到的6位二进制数为
Figure 808308DEST_PATH_IMAGE025
，则密文像素点的基态序列为
Figure 252059DEST_PATH_IMAGE025
，对密文像素点的基态序列和置换序列进行异或操作得到密文像素点的第二序列为
Figure 405960DEST_PATH_IMAGE024
。
4. 根据第二序列对密文像素点的第三序列进行替换操作得到密文像素点的第一序列，进而获得密文像素点的明文；将密文像素点的灰度值设置为所述明文，将设置灰度值后的密文像素点记为明文像素点。
具体方法为：将密文像素点的第三序列中所有置换位置对应的数值替换为第二序列对应的数值得到密文像素点的第一序列，将通过第二解码方式对密文像素点的第一序列进行解码得到的十进制数，记为密文像素点的明文，将密文像素点的灰度值设置为所述明文，将设置灰度值后的密文像素点记为明文像素点。
例如，密文图像的第一行第一列的密文像素点的第三序列为
Figure 226148DEST_PATH_IMAGE029
，第二序列为
Figure 516315DEST_PATH_IMAGE024
，将密文像素点的第三序列中，置换位置
Figure 130967DEST_PATH_IMAGE027
对应的第8比特位、第6比特位、第4比特位、第3比特位、第2比特位、第1比特位的数值
Figure 503655DEST_PATH_IMAGE028
，替换为密文像素点的第二序列对应的数值
Figure 127535DEST_PATH_IMAGE023
，则密文像素点的第一序列为
Figure 272208DEST_PATH_IMAGE021
，通过第一解码方式对密文像素点的第一序列进行解码得到的十进制数为
Figure 323341DEST_PATH_IMAGE048
，即密文像素点的明文为
Figure 186255DEST_PATH_IMAGE048
，将密文像素的灰度值
Figure 613825DEST_PATH_IMAGE047
重新设置为所述明文
Figure 878584DEST_PATH_IMAGE048
，将重新设置灰度值后的密文像素点记为明文像素点，即将密文图像中第一行第一列的灰度值为
Figure 100618DEST_PATH_IMAGE047
的密文像素点解密为明文图像中第一行第一列的灰度值为
Figure 182319DEST_PATH_IMAGE048
的明文像素点。
5. 获得明文图像。
具体方法为：对密文图像中的所有密文像素点按照先行后列的顺序进行解密，获得对应的明文像素点，将所有明文像素点组成图像称为明文图像。
综上所述，本发明根据置换序列对明文像素点的第一序列进行替换操作得到明文像素点的索引值；根据明文像素点的索引值在状态编码表中位置得到明文像素点的符号序列和过渡序列，进而得到明文像素点的密文；将明文像素点的灰度值设置为所述密文，进而获得密文像素点组成的密文图像。本发明结合基态值和状态编码表对明文像素点进行加密，获得灰度直方图完全不同于明文图像的灰度直方图的密文图像，使密文图像具有较强的雪崩效应，同时提高密文图像抵御统计分析攻击的能力，更好的保证了城乡用地增减挂钩节余指标调剂系统中图像的安全性。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述方法包括：
获得明文图像，将明文像素点的灰度值的八位二进制数记为明文像素点的第一序列，根据明文像素点的坐标获得明文像素点的所有置换位置，将明文像素点的第一序列中所述所有置换位置对应的数值组成的序列记为明文像素点的第二序列；
将第一预设值作为第一个明文像素点的基态值，根据第一个明文像素点的基态值获得第一个明文像素点的符号和过渡值，包括：
将所述基态值的六位二进制数记为第一个明文像素点的基态序列；对第一个明文像素点的基态序列和第二序列进行异或操作得到第一个明文像素点的置换序列；依次利用置换序列中的每个数值，对第一个明文像素点的第一序列中所有置换位置对应的数值进行替换，得到第一个明文像素点的第三序列，将所述第三序列的十进制数记为第一个明文像素点的索引值；根据第一个明文像素点的索引值得到第一个明文像素点的符号和过渡值；
依次将每个明文像素点的相邻明文像素点的过渡值作为每个明文像素点的基态值，根据每个明文像素点的基态值得到每个明文像素点的符号和过渡值；
根据明文像素点的坐标获得解码规则，根据解码规则对明文像素点的符号进行解码得到明文像素点的符号序列；将明文像素点的过渡值的六位二进制数记为明文像素点的过渡序列；将明文像素点的过渡序列和符号序列拼接得到明文像素点的密文序列，将明文像素点的密文序列的十进制数记为明文像素点的密文；将所有明文像素点的密文构成的图像作为密文图像。
2.根据权利要求1所述的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述根据明文像素点的坐标获得明文像素点的所有置换位置的步骤包括:
利用混沌映射获得长度为第一预设长度的序列，对序列中的每一个数值乘以第二预设值并进行四舍五入取整，获得第一混沌序列；
根据明文像素点的坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE002
获得第一混沌序列中的第
Figure DEST_PATH_IMAGE004
个数值
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，将置换位置字典中的序号为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
的置换位置集合中的所有置换位置记为明文像素点的所有置换位置。
3.根据权利要求2所述的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述置换位置字典的构建步骤包括：
从8位二进制数的8个比特位中不重复地随机选择6个比特位作为置换位置，对应的6个置换位置组成一个置换位置集合，给所有不同的选择方式对应的所有不同的置换位置集合分别分配一个第一预设范围内的整数，不同置换位置集合对应的整数不同，将所述每个置换位置集合与分配的整数记为置换位置字典。
4.根据权利要求1所述的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述根据第一个明文像素点的索引值得到第一个明文像素点的符号和过渡值的步骤包括：
构建状态编码表，获得与明文像素点的索引值相等的整数在状态编码表中的单元格，单元格所在列的列号记为明文像素点的符号，单元格所在行的行号记为明文像素点的过渡值。
5.根据权利要求4所述的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述构建状态编码表的步骤包括：
构建一个一个预设行列的表格，表格中容纳数据的基本单元叫单元格，表格中横向的所有单元格组成一行，行号依次用第二预设范围内的整数表示；竖向的单元格组成一列，列号依次用RNA编码的碱基对 A，U，G，C表示；随机给单元格分配一个第三预设范围内的整数，表格中一个单元格与一个整数一一对应，将所述表格记为状态编码表。
6.根据权利要求1所述的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述根据明文像素点的坐标获得解码规则的步骤包括：
利用混沌映射获得长度为第一预设长度的序列，对序列中的每一个数值乘以第三预设值并进行四舍五入取整，获得第二混沌序列；
根据明文像素点的坐标
Figure 698080DEST_PATH_IMAGE002
获得第二混沌序列中的第
Figure 817346DEST_PATH_IMAGE004
个数值
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，将RNA 编码解码规则表中的序号为
Figure 475860DEST_PATH_IMAGE008
的RNA 编码解码规则记为明文像素点的RNA解码规则。
7.根据权利要求1所述的一种基于状态编码表的图像信息安全管理方法，其特征在于，所述每个明文像素点的相邻明文像素点是指每个明文像素点的序号减一对应的明文像素点。
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