CN207458127U - 一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加解密系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加解密系统，包括摄像头、奇偶判别电路、随机密钥产生器、第一和第二Logistic迭代器、第一和第二ChebyShev迭代器、扩散电路和显示屏，摄像头通过奇偶判别电路分别连接第二ChebyShev迭代器和第二Logistic迭代器；随机密钥产生器分别与第一Logistic迭代器和第一ChebyShev迭代器连接；第一Logistic迭代器与第二ChebyShev迭代器连接；第一ChebyShev迭代器与第二Logistic迭代器连接；第二ChebyShev迭代器和第二Logistic迭代器分别与扩散电路连接；扩散电路与显示屏连接，本实用新型针对移动设备使用双混沌迭代实现彩色图像加密功能，具有密钥空间大、安全性高、相邻像素点间的相关性小、抗差分攻击性强等优点。对256×256大小的彩色图像加密所需的时间为0.059秒，提高了加密效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及信息安全领域中的密码技术，特别是一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加解密系统。
背景技术
随着手机、平板电脑等移动设备的快速普及，图像在移动设备上的使用和传播变得非常广泛。移动设备上图像信息在网络传输中会遇到各种威胁，例如非法截取、篡改和非法传播他人信息等，导致个人隐私泄露和重要信息的丢失，不仅给人们带来经济上的损失，还会使生活带来不必要的麻烦，因此移动设备上存储图像信息的安全性日益受到人们的关注，成为急需解决的一个问题。
图像加密技术是保护图像信息的有效手段。传统的加密技术基于现代密码体制，将图像像素信息当作一维数据流，利用AES、DES等加密算法，在密钥的控制下进行加密。现代密码体制通常主要适合对文本的加密，对于数据量大、冗余度高、数据以二维矩阵的方式存储和相关性强的数字图像进行加密，计算量大，加密效率低。移动设备受限于当前的硬件架构，无法直接使用传统平台的加密技术，对加密技术的要求不仅仅是安全性，更要有较少的资源占用和时效性，使得在研究移动设备上的图像加密技术时更要寻求安全性与时效性的平衡。
基于混沌理论的图像加密技术就是利用混沌系统的非线性动力特性。混沌系统具有很好的随机性以及对初始值和参数的异常敏感性等特性，符合混淆和扩散的准则，可以有效地对图像信息进行加密。图像加密中常用到的混沌系统包括：Logistic和ChebyShev等。基于混沌理论的图像加密技术与传统的图像加密技术对比而言，具有加密速度快、加密效果好以及密钥空间大等优点。因此，有必要设计一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加解密系统，在保证安全性的同时满足快速加密的需求，以适用计算能力低的移动设备上的图像加密。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加解密系统，以提高移动设备上图像信息的安全性。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案如下：
一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统，包括摄像头1、奇偶判别电路2、随机密钥产生器3、第一Logistic迭代器4、第二ChebyShev 迭代器5、第一ChebyShev迭代器6、第二Logistic迭代器7、扩散电路8和显示屏9，所述摄像头1与奇偶判别电路2连接；奇偶判别电路2分别连接第二ChebyShev迭代器5和第二Logistic迭代器7；随机密钥产生器3分别与第一Logistic迭代器4和第一ChebyShev迭代器6连接；第一Logistic迭代器4 与第二ChebyShev迭代器5连接；第一ChebyShev迭代器6与第二Logistic 迭代器7连接；第二ChebyShev迭代器5和第二Logistic迭代器7分别与扩散电路8连接；扩散电路与显示屏9连接。
所述的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统，所述的扩散电路由Cn⊕Cn-1异或电路801和Pm⊕Pm-1异或电路802组成，Cn⊕Cn-1异或电路801和Pm⊕Pm-1异或电路802通过并联的方式连接。
一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像解密系统，包括密文图像存储器10、奇偶判别电路2、密钥存储器11、第一Logistic迭代器4、第二 ChebyShev迭代器5、第一ChebyShev迭代器6、第二Logistic迭代器7、扩散电路8和显示屏9，所述密文图像存储器10与奇偶判别电路2连接；奇偶判别电路2分别连接第二ChebyShev迭代器5和第二Logistic迭代器7；密钥存储器11分别与第一Logistic迭代器4和第一ChebyShev迭代器6连接；第一Logistic迭代器4与第二ChebyShev迭代器5连接；第一ChebyShev迭代器6与第二Logistic迭代器7连接；第二ChebyShev迭代器5和第二Logistic 迭代器7分别与扩散电路8连接；扩散电路与显示屏9连接。
所述的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像解密系统，所述的扩散电路由Cn⊕Cn-1异或电路(801)和Pm⊕Pm-1异或电路(802)组成，Cn⊕ Cn-1异或电路(801)和Pm⊕Pm-1异或电路(802)通过并联的方式连接。
本实用新型具有以下优点：
优点一：本实用新型采用随机密钥产生器、Logistic迭代器和ChebyShev 迭代器的相互映射的方式产生密钥，提高了密钥空间。
优点二：本实用新型采用双混沌系统的迭代，减少了总迭代次数，可以减少加密时间，提高加密效率，使得本实用新型可以广泛的应用于对实时性要求较高的手机、平板电脑等智能移动设备的图像加密。
附图说明
图1为一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统的总体结构示意图。
图2为加密系统中扩散电路工作原理图。
图3为一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像解密系统的总体结构示意图。
图4为解密系统中扩散电路工作原理图。
图5中(a)为本实用新型所述加密前的图像，(b)为本实用新型所述加密后的图像。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。
实施例
如图1所示，为本实用新型提出的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统的实施例，包括移动设备摄像头1、奇偶判别电路2、随机密钥产生器3、第一Logistic迭代器4、第二ChebyShev迭代器5、第一ChebyShev 迭代器6、第二Logistic迭代器7、扩散电路8、显示屏9，其特征在于：所述移动设备摄像头1与奇偶判别电路连接2；随机密钥产生器3分别与第一 Logistic迭代器4、第一ChebyShev迭代器6连接；第一Logistic迭代器4与第二ChebyShev迭代器5连接；第一ChebyShev迭代器6与第二Logistic迭代器7连接；第二ChebyShev迭代器5与扩散电路8连接；第二Logistic迭代器7与扩散电路8连接；扩散电路与显示屏9连接。
所述的移动设备摄像头，用于彩色图像的获取，做为明文图像；
所述的奇偶判别电路，用于对输入的明文图像的像素点位置的奇偶性进行判断；
所述的随机密钥产生器，用于随机产生第一Logistic迭代器和第一 ChebyShev迭代器的初始密钥；
所述的第一Logistic迭代器，用于产生明文图像的Logistic映射迭代，消除暂态的影响，然后产生第二ChebyShev迭代器的密钥；
所述的第二ChebyShev迭代器，用于产生明文图像的奇数像素点的 ChebyShev混沌结果；
所述的第一ChebyShev迭代器，用于产生明文图像的ChebyShev映射迭代，消除暂态的影响，然后产生第二Logistic迭代器的密钥；
所述的第二Logistic迭代器，用于产生明文图像的偶数像素点的Logistic 混沌结果；
所述扩散电路是由Cn⊕Cn-1异或电路和Pm⊕Pm-1异或电路组成，通过并联的方式连接，用于产生像素点的扩散和密文图像。
所述的显示屏，用于显示加密之后的密文图像。
进一步的，上述实施例中所述的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统可采用如图2所示的工作原理实现像素点的扩散。具体的如图2 所示，包括第二ChebyShev迭代器5、第二Logistic迭代器7、扩散电路8，所述的扩散电路的内部由Cn⊕Cn-1异或电路801和Pm⊕Pm-1异或电路802组成，Cn⊕Cn-1异或电路利用当前加密奇数像素点Cn与前一个加密奇数像素点 Cn-1进行异或运算，用于彩色图像奇数像素点的扩散；Pm⊕Pm-1异或电路利用当前加密偶数像素点Pm与前一个加密偶数像素点Pm-1进行异或运算，用于彩色图像偶数像素点的扩散；801和802通过并联的方式连接，用于产生密文图像。
如图3所示，为本实用新型提出的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像解密系统的实施例，包括密文图像存储器10、奇偶判别电路2、密钥存储器11、第一Logistic迭代器4、第二ChebyShev迭代器5、第一ChebyShev 迭代器6、第二Logistic迭代器7、扩散电路8和显示屏9，所述密文图像存储器10与奇偶判别电路2连接；奇偶判别电路2分别连接第二ChebyShev迭代器5和第二Logistic迭代器7；密钥存储器11分别与第一Logistic迭代器4和第一ChebyShev迭代器6连接；第一Logistic迭代器4与第二ChebyShev 迭代器5连接；第一ChebyShev迭代器6与第二Logistic迭代器7连接；第二 ChebyShev迭代器5和第二Logistic迭代器7分别与扩散电路8连接；扩散电路与显示屏9连接。
所述的密文图像存储器，用于彩色图像的加密存储，做为密文图像；
所述的奇偶判别电路，用于对输入的密文图像的像素点位置的奇偶性进行判断；
所述的密钥存储器，用于保存随机密钥产生器生成的密钥；
所述的第一Logistic迭代器，用于产生密文图像的Logistic映射迭代，消除暂态的影响，然后产生第二ChebyShev迭代器的密钥；
所述的第二ChebyShev迭代器，用于产生密文图像的奇数像素点的 ChebyShev混沌结果；
所述的第一ChebyShev迭代器，用于产生密文图像的ChebyShev映射迭代，消除暂态的影响，然后产生第二Logistic迭代器的密钥；
所述的第二Logistic迭代器，用于产生密文图像的偶数像素点的Logistic 混沌结果；
如图4所示，解密系统中扩散电路类似于加密系统中的扩散电路，是由Cn⊕Cn-1异或电路和Pm⊕Pm-1异或电路组成，通过并联的方式连接，用于产生像素点的扩散和明文图像。
所述的显示屏，用于显示解密之后的明文图像。
本实用新型的加密效果如图5所示，图5(a)是加密前的图像，图5(b)图像加密之后的效果，从图中可以看出运用本系统加密，图像信息完全被掩盖。
图像加解密算法对用户来说最直接的体验就是运行效率。为了进一步验证一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加解密系统的运行效率，选取了一张大小为256×256的明文图像，运用本实用新型和传统方法分别对加密时间进行了测试，表1为测试加密时间实验结果。
表1测试加密时间实验结果
| 图像大小 | 传统方法测试加密时间(s) | 本实用新型测试加密时间(s) |
| 256×256 | 0.261 | 0.059 |
从表1中可知，采用传统方法进行加密得到密文图像所需要的时间为 0.261秒，本实用新型进行加密所需的时间为0.059秒，比传统方法所用的加密时间减少了77.39％。实验结果表明，本实用新型具有较快的加密速度，可以广泛的应用于对实时性要求较高的手机、平板电脑等智能移动设备的图像加密。
Claims (4)
1.一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统，其特征在于：包括摄像头(1)、奇偶判别电路(2)、随机密钥产生器(3)、第一Logistic迭代器(4)、第二ChebyShev迭代器(5)、第一ChebyShev迭代器(6)、第二Logistic迭代器(7)、扩散电路(8)和显示屏(9)，所述摄像头(1)与奇偶判别电路(2)连接；奇偶判别电路(2)分别连接第二ChebyShev迭代器(5)和第二Logistic迭代器(7)；随机密钥产生器(3)分别与第一Logistic迭代器(4)和第一ChebyShev迭代器(6)连接；第一Logistic迭代器(4)与第二ChebyShev迭代器(5)连接；第一ChebyShev迭代器(6)与第二Logistic迭代器(7)连接；第二ChebyShev迭代器(5)和第二Logistic迭代器(7)分别与扩散电路(8)连接；扩散电路与显示屏(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像加密系统，其特征在于：所述的扩散电路由Cn⊕Cn-1异或电路(801)和Pm⊕Pm-1异或电路(802)组成，Cn⊕Cn-1异或电路(801)和Pm⊕Pm-1异或电路(802)通过并联的方式连接。
3.一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像解密系统，其特征在于：包括密文图像存储器(10)、奇偶判别电路(2)、密钥存储器(11)、第一Logistic迭代器(4)、第二ChebyShev迭代器(5)、第一ChebyShev迭代器(6)、第二Logistic迭代器(7)、扩散电路(8)和显示屏(9)，所述密文图像存储器(10)与奇偶判别电路(2)连接；奇偶判别电路(2)分别连接第二ChebyShev迭代器(5)和第二Logistic迭代器(7)；密钥存储器(11)分别与第一Logistic迭代器(4)和第一ChebyShev迭代器(6)连接；第一Logistic迭代器(4)与第二ChebyShev迭代器(5)连接；第一ChebyShev迭代器(6)与第二Logistic 迭代器(7)连接；第二ChebyShev迭代器(5)和第二Logistic迭代器(7)分别与扩散电路(8)连接；扩散电路与显示屏(9)连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于双混沌的面向移动设备的彩色图像解密系统，其特征在于：所述的扩散电路由Cn⊕Cn-1异或电路(801)和Pm⊕Pm-1异或电路(802)组成，Cn⊕Cn-1异或电路(801)和Pm⊕Pm-1异或电路(802)通过并联的方式连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107330338A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-07 | 衡阳师范学院 | 基于双混沌交叉扩散的彩色图像加密和解密方法及系统 |
| CN110009703A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-07-12 | 西南大学 | 一种基于混沌系统的图像加密、解密方法及设备 |
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| CN110009703B (zh) * | 2019-03-18 | 2023-04-07 | 西南大学 | 一种基于混沌系统的图像加密、解密方法及设备 |
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