專利名稱：一種基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信電子技術與圖像信號處理領域，特別是涉及ー種基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法。
背景技術：
當今社會物聯(lián)網(wǎng)信息技術發(fā)展迅速，越來越多的通訊和信息的傳送通過網(wǎng)絡實現(xiàn)。在網(wǎng)絡通信中，圖像能直觀的體現(xiàn)信息的內容和含義，能較好的表達傳送者的意圖和目的，因此廣泛的應用在エ業(yè)的生產和生活中。由于圖像的特殊性，它往往涉及到許多機密與隱私，例如衛(wèi)星圖像，建筑圖紙，醫(yī)療影像等，因此在傳輸過程中需要保密進行，防止發(fā)生信息竊取、數(shù)據(jù)篡改、病毒攻擊。圖像加密是圖像處理的ー個重要分支，由于混沌系統(tǒng)的特殊性，近年來，越來越多的學者關注并研究混沌理論在圖像加密中的應用?；煦绗F(xiàn)象是非線性系統(tǒng)的ー種內在的類似隨機過程的表現(xiàn)，混沌系統(tǒng)產生的混沌信號具有非周期性、類噪聲特性，對初始條件和微小擾動的極端敏感性，且混沌具有長期的不可預測性，因此非常適合保密通信。近年來，國內外許多研究人員提出了一些新的算法構造混沌系統(tǒng)。例如張定會，潘永華根據(jù)數(shù)字圖像置亂加密原理，利用離散混沌序列的隨機性和對初始條件值極其敏感性，研究了彩色數(shù)字圖像的混沛加密和解密方法。Vinod Patidar, N. K. Pareek等提出了一種基于Standard映射和logistic映射的無損對稱加密算法。由混沛映射的初始條件，系統(tǒng)參數(shù)和迭代次數(shù)參數(shù)構成該算法的密鑰，通過異或操作及水平與垂直方向的加密進行置亂與擴散操作。該算法加密效果好，加密速度快。在專利方面，范京；李紅蓮等人的專利——圖像置亂加密方法(專利號CN101894359A)提供了ー種利用系數(shù)為整數(shù)的變化矩陣T對正方形圖像進行加密的算法；回靜的專利——混沌數(shù)字圖像加密方法(專利號CN101344960)則提出ー種利用Matlab提取圖像像素矩陣，然后進行像素編碼處理的加密方法；張云鵬、左飛、翟正軍、焦會琴等人的專利——一種基于多混沌系統(tǒng)的彩色圖像加密方法(專利號CN101604439)提出一種將圖像灰度值進行S盒變換的方案，并將結果的每個像素與各個分量進行XOR運算，完成加密?，F(xiàn)有的大部分混沌加密系統(tǒng)都是基于單個混沌系統(tǒng)或是幾個低維混沌系統(tǒng)級聯(lián)，在保密性方面有一定的缺陷。常見的加密算法使用的混沌序列密鑰簡単，抗破譯能力不強；一些加密算法時間復雜度太高，加密時間周期太長。另有ー些算法的適用范圍較小，無法加密高清、彩色、數(shù)字等類型圖像。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供ー種基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，使得保密性得到提高且加密時間周期較短。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供ー種基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，包括以下步驟
(I)利用Chen混沌序列對彩色圖像的R、G、B分量進行置亂來實現(xiàn)圖像預處理；(2)利用改進的Chen混沌序列與復合混沌序列對圖像進行移位操作，對每個像素的R、G、B分量進行移位操作完成彩色圖像的加密。所述步驟(I)包括以下子步驟(11)選擇合適的Chen混沛的初始值,迭代生成Chen混沛序列x、y、z ;(12)用彩色圖像的各像素點的R、G、B分量分別與x、y、z進行異或運算，完成圖像預處理。所述步驟(2)包括以下子步驟(21)改進Chen混沛序列x、y、z得到改進的Chen混沛序列x’、y’、z’ ；(22)將每個像素的八位ニ進制等分成4個部分；(23)根據(jù)每ー輪迭代生成的混沌序列的值，判斷移位的方向和位數(shù)，復合混沌序列控制移位的方向，改進的Chen混沌序列則控制移位的位數(shù)；(24)對每個像素的R、G、B分量進行移位操作完成彩色圖像的加密。所述步驟(2)中的復合混沛序列為chebychev和logistic混沛序列。所述chebychev和logistic混沛序列的如下chebychev發(fā)生器產生的初始混沛序列通過第三存儲器存儲，并將初始混沌序列按產生順序排列，分別傳送給第二存儲器和第一存儲器；所述第二存儲器接收從第三存儲器傳出的[_1，1]之間的數(shù)值，把這個數(shù)值加1，再除以20，使之映射到區(qū)間
，最后再加上3. 9作為logistic混沌序列發(fā)生器的系統(tǒng)參數(shù)；所述第一存儲器將初始值和第三存儲器的信號相加，然后將相加后的結果通過logistic混沌序列發(fā)生器映射到區(qū)間
之間作為logistic混沌序列發(fā)生器的下ー個初值。所述Chen混沌序列通過Chen混沌系統(tǒng)的動力學方程式獲得；所述Chen混沌系統(tǒng)
的動力學方程式為
權利要求
1.一種基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)利用Chen混沌序列對彩色圖像的R、G、B分量進行置亂來實現(xiàn)圖像預處理； (2)利用改進的Chen混沌序列與復合混沌序列對圖像進行移位操作，對每個像素的R、G、B分量進行移位操作完成彩色圖像的加密。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述步驟(I)包括以下子步驟 (11)選擇合適的Chen混沛的初始值,迭代生成Chen混沛序列x、y、z； (12)用彩色圖像的各像素點的R、G、B分量分別與x、y、z進行異或運算，完成圖像預處理。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下子步驟 (21)改進Chen混沛序列x、y、z得到改進的Chen混沛序列x’、y’、z’， (22)將每個像素的八位二進制等分成4個部分； (23)根據(jù)每一輪迭代生成的混沌序列的值，判斷移位的方向和位數(shù)，復合混沌序列控制移位的方向，改進的Chen混沛序列則控制移位的位數(shù)； (24)對每個像素的R、G、B分量進行移位操作完成彩色圖像的加密。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于， 所述步驟(2)中的復合混沛序列為chebychev和logistic混沛序列。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于， 所述chebychev和logistic混沛序列的如下chebychev發(fā)生器產生的初始混沛序列通過第三存儲器存儲，并將初始混沌序列按產生順序排列，分別傳送給第二存儲器和第一存儲器；所述第二存儲器接收從第三存儲器傳出的[_1，1]之間的數(shù)值，把這個數(shù)值加1，再除以20，使之映射到區(qū)間
，最后再加上3. 9作為logistic混沌序列發(fā)生器的系統(tǒng)參數(shù)；所述第一存儲器將初始值和第三存儲器的信號相加，然后將相加后的結果通過logistic混沌序列發(fā)生器映射到區(qū)間
之間作為logistic混沌序列發(fā)生器的下一個初值。
6.根據(jù)權利要求2所述的基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述Chen混沌序列通過Chen混沌系統(tǒng)的動力學方程式獲得；所述Chen混沌系統(tǒng)的動力學方程式為=其中，
7.根據(jù)權利要求3所述的基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，其特征在于，所述步驟(21)中將Chen混沛序列進行如下處理
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于復合混沌序列與移位的彩色圖像加密方法，包括利用Chen混沌序列對彩色圖像的R、G、B分量進行置亂來實現(xiàn)圖像預處理；利用改進的Chen混沌序列與復合混沌序列對圖像進行移位操作，對每個像素的R、G、B分量進行移位操作完成彩色圖像的加密。本發(fā)明利用Chen序列在算法加密之前對圖像進行預處理增加了解密攻擊的難度，使得保密性得到提高。
文檔編號G06T1/00GK103020891SQ20121056388
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者朱鋮, 仇潤鶴 申請人:東華大學