專利名稱：一種圖像加解密系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)數(shù)據(jù)加解密技術(shù)領(lǐng)域，特別是，涉及一種圖像加解密系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像的安全是近年來信息安全領(lǐng)域中研究的焦點(diǎn)之一。圖像加密和圖像隱藏是從不同的角度提出的數(shù)字圖像安全技術(shù)，將圖像加密技術(shù)與圖像隱藏技術(shù)有機(jī)結(jié)合，就可進(jìn)一步提高信息的安全性。其中數(shù)字圖像加密技術(shù)不僅可以有效地保護(hù)圖像數(shù)據(jù)，而且還可以作為圖像隱藏技術(shù)的預(yù)處理和后處理。因此，圖像加密技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)保密學(xué)主要是對一維數(shù)據(jù)流提供了較好的算法，而對圖像信息還缺少足夠的方法，因?yàn)閳D像數(shù)據(jù)有著與原有需要加密數(shù)據(jù)不同的特點(diǎn)，如數(shù)據(jù)量大、二維的自相似性和相關(guān)性等，因此如何對圖像進(jìn)行有效的加密，是傳統(tǒng)保密學(xué)研究中遇到的新問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種圖像加解密系統(tǒng)和方法，其具有簡單、容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，能夠達(dá)到理想的加密效果，解密后也能夠幾乎還原。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而提供的一種圖像加解密系統(tǒng)，包括偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，加密/ 解密單元，其中所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)輸入的初始條件值生成的實(shí)數(shù)值隨機(jī)數(shù)序列，并將所述實(shí)數(shù)值隨機(jī)數(shù)序列截取轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制序列和整數(shù)值序列；所述加密/解密單元，用于對輸入的圖像文件進(jìn)行加密或者進(jìn)行解密。較優(yōu)地，所述的圖像加解密系統(tǒng)，還包括輸入輸出接口單元，用于輸入需要加密/ 解密的圖像文件及初始條件值，輸出加密/解密后的圖像文件。較優(yōu)地，所述加密/解密單元，包括加密單元和解密單元，其中所述加密單元，用于利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制序列，通過Rijndael算法中密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度值變換，然后通過S-盒變換來完成圖像像素的替代；再利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成的整數(shù)值序列來實(shí)現(xiàn)圖像像素的行列置換操作，循環(huán)進(jìn)行κ輪加密，最終實(shí)現(xiàn)圖像加密；所述解密單元是加密單元的加密過程的反次序單元，用于利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制序列，進(jìn)行加密的逆運(yùn)算，然后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算，最終端實(shí)現(xiàn)圖像解密。較優(yōu)地，所述加密單元，包括變換子單元，替代子單元和置換子單元，其中所述變換子單元，用于采用輪密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度變換；所述替代子單元，用于采用S-盒變換來完成圖像像素的替代；所述置換子單元，用于采用行置換和列置換來完成圖像像素的置換。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的還提供一種圖像加密方法，包括下列步驟
步驟S100，輸入需要加密的圖像文件，并輸入加密的初始條件值；步驟S200，根據(jù)輸入輸出接口單元輸入的初始條件值生成的實(shí)數(shù)值隨機(jī)數(shù)序列， 并將所述實(shí)數(shù)值隨機(jī)數(shù)序列截取轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制序列和整數(shù)值序列；步驟S300，利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制序列，通過Rijndael算法中密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度值變換，然后通過S-盒變換來完成圖像像素的替代；再利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成的整數(shù)值序列來實(shí)現(xiàn)圖像像素的行列置換操作，循環(huán)進(jìn)行N輪加密，最終實(shí)現(xiàn)圖像加密。所述輸入加密的初始條件值，包括密鑰序列的加密迭代初值&、加密系統(tǒng)參數(shù)λ、加密參數(shù)L、加密參數(shù)κ ；整數(shù)序列的加密迭代初值X' C1、加密系統(tǒng)參數(shù)λ'、加密參數(shù)L'和加密參數(shù)K'；其中，X0為偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的密鑰序列的加密迭代初值 ’X' ^為整數(shù)序列的加密迭代初值；λ、λ ‘為偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的加密系統(tǒng)參數(shù)，3. 569 945 6. . . < λ、λ ‘ ^4；L、L'為加密截取值，表示截取實(shí)值隨機(jī)數(shù)序列{Xn，n = 0，l，2，K}中的每個實(shí)值 Xn前。L'位二進(jìn)制數(shù)；κ , κ ‘是加密參數(shù)；當(dāng)實(shí)值隨機(jī)數(shù)序列轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列時，指定取實(shí)值隨機(jī)數(shù)序列{χη，η = 0，1，2，K}中Xn的第K、K ‘位二進(jìn)制數(shù)來組成二進(jìn)制密鑰序列。較優(yōu)地，所述步驟S300包括下列步驟步驟S310，以偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)密鑰序列Kt (t = 0,1,..., (MXNXS)-I)作為種子密鑰進(jìn)行密鑰擴(kuò)展，密鑰用w[] [NX8]存放，最前面的M行為種子密鑰，用于第一輪加密時與待加密圖像中的像素異或；從第二輪加密開始使用輪密鑰，第r輪的輪密鑰由w中的第MXr行到第MX (r+l)-l行給出；w的前M行是種子密鑰；后面各行由先前的行按遞歸方式確定如果i不是M的倍數(shù)，則第i行是第i-Μ行
與第i_l行的逐位異或；否則，第i行是第i_M行與第i-Ι行的一個非線性函數(shù)的逐位異
pt/ · 'τΛ ，步驟S320，按順序取出w[][NX8]中的M行密鑰，按字節(jié)與待加密圖像中的像素 Bij (i = 0,1, ... ,M-1, j = 0,1, ... , N-1)中的RGB三個分量異或得到新的像素((i = 0，1，…，M-I, j = 0，1，…，N-1)；步驟S330，利用查找表進(jìn)行S-盒變換；將中的RGB三個分量分別作替換操作， 即前4位作為S-盒列坐標(biāo)，后4位作為S-盒行坐標(biāo)，用S-盒行列坐標(biāo)處的值替換中的 RGB 三個分量得到新的像素值 Cij ((i =0,1,..., M-l,j = 0，1，. . .，N-1)；步驟S340，以偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器根據(jù)加密迭代初值X' C1、加密系統(tǒng)參數(shù)λ'、加密參數(shù)L'和解密參數(shù)κ ‘生成的整數(shù)值隨機(jī)數(shù)序列PPt(t = 0，1，. . .，M-l，Μ，. . .，M+N-1) 作為圖像像素進(jìn)行橫向和縱向移動的位數(shù)，進(jìn)行像素的行列置換；將圖像的每行像素Cij依次循環(huán)左移PPt (t = 0，1，. . . ,M-1)個位置變換到該行的
另一位置；步驟S350，將圖像的每列像素Cij依次向下循環(huán)移動PPt (t = M，. . .，M+N-1)個位置變換到該列的另一位置；
步驟S360，返回步驟S320，進(jìn)行下一輪加密，直到完成N輪，得到加密圖像。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的還提供一種圖像解密方法，包括下列步驟步驟S100’，輸入需要加密的圖像文件，并輸入加密的初始條件值。輸入輸出接口單元輸入初始條件值包括密鑰序列的加密迭代初值\、加密系統(tǒng)參數(shù)λ、加密參數(shù)L、加密參數(shù)κ ；整數(shù)序列的加密迭代初值X' C1、加密系統(tǒng)參數(shù)λ ‘、加密參數(shù)L'和加密參數(shù)κ ‘；設(shè)定κ丨的值為κ ‘ = (κ ‘ +N)% L'，N為加密次數(shù)；步驟S200’，利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制密鑰序列和整數(shù)值序列，進(jìn)行加密的逆運(yùn)算，然后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算，最終端實(shí)現(xiàn)圖像解密。較優(yōu)地，所述步驟S200’包括下列步驟步驟S210’，偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器利用迭代初值X' C1、系統(tǒng)參數(shù)λ ‘、參數(shù)L'和參數(shù)κ ‘，生成整數(shù)值序列PPt(t = 0，1，. . .，M-l，Μ，. . .，M+N-1)，進(jìn)行每列像素Cij(i = 0， 1，. . .，M-l，j = 0，1，. . .，N-1)依次向上循環(huán)移動PPt(t = M，. . .，M+N-1)個位置變換到該列的另一位置；步驟S220’，將加密的每行像素依次循環(huán)右移PPt (t = 0，1，. . .，M-1)個位置變換到該行的另一位置；步驟S230’，利用逆S-盒替換表通過查表查找到逆元。將Cij中的RGB三個分量分別作逆S-盒替換，即前4位作為S-盒列坐標(biāo)，后4位作為逆S-盒行坐標(biāo)，用逆S-盒行列坐標(biāo)處的值替換Cij得到像素值、(i = 0，1，. . .，M-l，j = 0，1，. . .，N-1)；步驟S240’，偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器利用加密迭代初值\、加密系統(tǒng)參數(shù)λ、加密參數(shù)L 和加密參數(shù)κ，生成的隨機(jī)數(shù)序列Kt(t = 0，1，... , (MXNXS)-I)作為W的種子密鑰，由密鑰擴(kuò)展方案得到每一輪的輪密鑰序列；步驟S250’，返回步驟S210’，進(jìn)行下一輪的解密，解密的次數(shù)與加密次數(shù)相等。具體而言，本發(fā)明提供了一種圖像加解密系統(tǒng)，包括輸入輸出接口單元、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，加密/解密單元，水印嵌入單元，水印檢測單元，其中所述輸入輸出接口單元，用于輸入需要加密/解密的圖像文件及初始條件值，輸出加密/解密后的圖像文件。所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)輸入的初始條件值生成二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列；所述加密/解密單元，用于根據(jù)所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列， 對輸入的圖像文件進(jìn)行加密或者進(jìn)行解密；所述水印嵌入單元，用于在圖像中嵌入水印，所述水印嵌入單元中包括原始圖像 DCT系數(shù)選擇模塊和水印嵌入模塊；所述水印檢測單元，用于對嵌入水印的圖像進(jìn)行檢測，所述水印檢測單元中包括含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊和水印判斷模塊。優(yōu)選的是，所述加密/解密單元，包括加密單元和解密單元，其中所述加密單元中包括圖像加密單元和水印加密單元，所述圖像加密單元和水印加密單元分別針對圖像和水印取不同的初始條件值，圖像初始條件值和水印初始條件值均利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，截取其中的一段二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，執(zhí)行以下加密程序通過 Rijndael算法中密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度值變換，再通過S-盒變換來完成圖像像素的替代；再實(shí)現(xiàn)圖像像素的行列置換操作，然后截取另一段二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，循環(huán)進(jìn)行下一輪加密操作，直到圖像進(jìn)行一定輪的加密，且水印也進(jìn)行了一定輪的加密，最終實(shí)現(xiàn)圖像和水印雙重加密，并且利用RSA算法隨機(jī)選取整數(shù)做為圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰，根據(jù)所述圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰分別對圖像初始條件值和水印初始條件值進(jìn)行加密，且通過圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰分別計算出圖像初始條件值和水印初始條件值初始條件值解密密鑰；所述解密單元中包括圖像解密單元和水印解密單元，所述圖像解密單元和水印解密單元分別是圖像加密單元和水印加密單元的加密過程的反次序單元，首先利用RSA算法，通過計算出的所述圖像初始條件值和所述水印初始條件值解密密鑰對被加密的圖像初始條件值和所述水印初始條件值進(jìn)行解密；其次利用被解密的圖像初始條件值和所述水印初始條件值用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，進(jìn)行加密的逆運(yùn)算，然后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算，最終端實(shí)現(xiàn)圖像和水印雙重解密。優(yōu)選的是，所述圖像加密單元，包括變換子單元，替代子單元和置換子單元，其中 所述變換子單元，用于采用輪密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度變換；所述替代子單元，用于采用S-盒變換來完成圖像像素的替代；所述置換子單元，用于采用行置換和列置換來完成圖像像素的置換。優(yōu)選的是，所述輸入加密的圖像初始條件值和水印初始條件值，均包括密鑰序列的加密迭代初值&、加密系統(tǒng)參數(shù)λ、加密參數(shù)L、加密參數(shù)κ ；整數(shù)序列的加密迭代初值 X' ο、加密系統(tǒng)參數(shù)λ'、加密參數(shù)L'和加密參數(shù)κ'。優(yōu)選的是，所述原始圖像DCT (離散余弦變換)系數(shù)選擇模塊首先將原始圖像分成 8X8互不重疊的子塊，再對每一子塊進(jìn)行DCT變換，選擇中頻來嵌入水印。優(yōu)選的是，所述含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊首先將含水印圖像分成8 X 8互不重疊的子塊，再選定每一子塊的DCT系數(shù)。優(yōu)選的是，所述水印判斷模塊將所述含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊所有選定的 DCT系數(shù)組合成一個長度為Φ的序列R，之后計算R與偽隨機(jī)數(shù)序列W的相關(guān)值，如果相關(guān)值超過閾值P，則判斷水印存在，否則判斷水印不存在。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的圖像加解密系統(tǒng)和方法，將Rijndael和RSA加解密方法應(yīng)用于數(shù)字圖像加密中，利用Rijndael方法的安全性和RSA方法的不對稱性，使得加密后的圖像抗擊性得到進(jìn)一步地提高，使加密后的圖像類似于白噪聲圖像，達(dá)到較為理想的置亂效果。本發(fā)明對Rijndael在圖像置亂中的行列置換操作進(jìn)行改進(jìn)，具有簡單、容易實(shí)現(xiàn)，解密后的圖像幾乎完全還原等特性，特別適用于灰度圖像和彩色圖像的加解密。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例圖像加解密系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中加密單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是列置換對圖像分塊中列上的像素過程示意圖；圖^、4b、k是原始圖像、用本發(fā)明實(shí)施例圖像加解密系統(tǒng)加密后的圖像、本發(fā)明實(shí)施例圖像加解密系統(tǒng)解密后的圖像效果示意圖；圖5是本發(fā)明圖像加密方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明的圖像加解密系統(tǒng)和方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明而不是對本發(fā)明的限制。實(shí)施例一，圖像加解密系統(tǒng)如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的圖像加解密系統(tǒng)，包括輸入輸出接口單元1，偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2，加密/解密單元3，水印嵌入單元和水印檢測單元(圖中未示出)，其中輸入輸出接口單元1，用于輸入需要加密/解密的圖像文件及初始條件值，輸出加密/解密后的圖像文件；這里的初始條件值包括圖像的初始條件值，也包括水印的初始條件值。偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2，用于根據(jù)輸入輸出接口單元1輸入的初始條件值生成二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列；這樣，實(shí)際上生成了兩組二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，水印的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列和圖像的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列。加密/解密單元3，用于對輸入的圖像文件進(jìn)行加密或者進(jìn)行解密，其中也包括對水印的加密和解密；所述加密/解密單元3，包括加密單元31和解密單元32，其中所述加密單元31，用于利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2產(chǎn)生的二進(jìn)制序列，通過Rijndael 算法中密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度值變換，然后通過S-盒變換來完成圖像像素的替代；再利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2生成的整數(shù)值序列來實(shí)現(xiàn)圖像像素的行和列置換操作，循環(huán)進(jìn)行N輪加密，最終實(shí)現(xiàn)圖像加密。所述解密單元32是加密單元31的加密過程的反次序單元；用于利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器2產(chǎn)生的二進(jìn)制序列，進(jìn)行加密的逆運(yùn)算，然后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算，最終端實(shí)現(xiàn)圖像解
滋 解密單元32先進(jìn)行加密中最后一輪N的逆運(yùn)算，然后再進(jìn)行N-I 1輪逆運(yùn)算， 最后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算。所述水印嵌入單元，用于在圖像中嵌入水印，所述水印嵌入單元中包括原始圖像 DCT系數(shù)選擇模塊和水印嵌入模塊；所述水印檢測單元，用于對嵌入水印的圖像進(jìn)行檢測，所述水印檢測單元中包括含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊和水印判斷模塊。所述的圖像加解密系統(tǒng)中，所述加密/解密單元，包括加密單元和解密單元，其中所述加密單元中包括圖像加密單元和水印加密單元，所述圖像加密單元和水印加密單元分別針對圖像和水印取不同的初始條件值，圖像初始條件值和水印初始條件值均利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，截取其中的一段二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，執(zhí)行以下加密程序通過Rijndael算法中密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度值變換，再通過S-盒變換來完成圖像像素的替代；再實(shí)現(xiàn)圖像像素的行列置換操作，然后截取另一段二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，循環(huán)進(jìn)行下一輪加密操作，直到圖像進(jìn)行一定輪的加密，且水印也進(jìn)行了一定輪的加密，最終實(shí)現(xiàn)圖像和水印雙重加密，并且利用RSA算法隨機(jī)選取整數(shù)做為圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰，根據(jù)所述圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰分別對圖像初始條件值和水印初始條件值進(jìn)行加密，且通過圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰分別計算出圖像初始條件值和水印初始條件值初始條件值解密密鑰；所述解密單元中包括圖像解密單元和水印解密單元，所述圖像解密單元和水印解密單元分別是圖像加密單元和水印加密單元的加密過程的反次序單元，首先利用RSA算法，通過計算出的所述圖像初始條件值和所述水印初始條件值解密密鑰對被加密的圖像初始條件值和所述水印初始條件值進(jìn)行解密；其次利用被解密的圖像初始條件值和所述水印初始條件值用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，進(jìn)行加密的逆運(yùn)算，然后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算，最終端實(shí)現(xiàn)圖像和水印雙重解密。其中，通過在圖像中嵌入一個水印，認(rèn)證時，再從圖像中提取水印，并根據(jù)水印的變化來判斷圖像的完整性，防止非法篡改和偽造。首先，選定嵌入水印的DCT系數(shù)。假設(shè)水印信號是長度為τ的服從Gaussian分布N(0，1)的隨機(jī)序列W = {w(i)， τ}。首先將原始圖像分成8X8互不重疊的子塊，對每一子塊進(jìn)行DCT變換，得到
F(e)，β = 1,2,...,S0選擇中頻來嵌入水印，使得水印不可感知，且能抵抗有損壓縮。在每個8X8的DCT塊F(e)嵌入水印，只有0 = 64><▲個DCT系數(shù)被用來嵌入水
印，這Φ個系數(shù)的生成方法首先對每一 8X8塊的DCT系數(shù)按Zig-Zag順序排序，將前L 個DCT系數(shù)舍棄，取Φ個系數(shù)F(e)(L+l)，F(xiàn)(e)(L+2)，...，F(xiàn)w(I^cj5)來嵌入水印。其次，水印的嵌入。水印按以下規(guī)則嵌入
權(quán)利要求
1.一種圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，包括輸入輸出接口單元、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，加密 /解密單元，水印嵌入單元，水印檢測單元，其中所述輸入輸出接口單元，用于輸入需要加密/解密的圖像文件及初始條件值，輸出加密/解密后的圖像文件。所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)輸入的初始條件值生成二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列； 所述加密/解密單元，用于根據(jù)所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，對輸入的圖像文件進(jìn)行加密或者進(jìn)行解密；所述水印嵌入單元，用于在圖像中嵌入水印，所述水印嵌入單元中包括原始圖像DCT 系數(shù)選擇模塊和水印嵌入模塊；所述水印檢測單元，用于對嵌入水印的圖像進(jìn)行檢測，所述水印檢測單元中包括含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊和水印判斷模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，所述加密/解密單元，包括加密單元和解密單元，其中所述加密單元中包括圖像加密單元和水印加密單元，所述圖像加密單元和水印加密單元分別針對圖像和水印取不同的初始條件值，圖像初始條件值和水印初始條件值均利用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，截取其中的一段二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，執(zhí)行以下加密程序通過Rijndael算法中密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度值變換，再通過 S-盒變換來完成圖像像素的替代；再實(shí)現(xiàn)圖像像素的行列置換操作，然后截取另一段二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，循環(huán)進(jìn)行下一輪加密操作，直到圖像進(jìn)行一定輪的加密，且水印也進(jìn)行了一定輪的加密，最終實(shí)現(xiàn)圖像和水印雙重加密，并且利用RSA算法隨機(jī)選取整數(shù)做為圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰，根據(jù)所述圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰分別對圖像初始條件值和水印初始條件值進(jìn)行加密，且通過圖像初始條件值和水印初始條件值加密密鑰分別計算出圖像初始條件值和水印初始條件值初始條件值解密密鑰；所述解密單元中包括圖像解密單元和水印解密單元，所述圖像解密單元和水印解密單元分別是圖像加密單元和水印加密單元的加密過程的反次序單元，首先利用RSA算法，通過計算出的所述圖像初始條件值和所述水印初始條件值解密密鑰對被加密的圖像初始條件值和所述水印初始條件值進(jìn)行解密；其次利用被解密的圖像初始條件值和所述水印初始條件值用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列，進(jìn)行加密的逆運(yùn)算，然后進(jìn)行密鑰異或運(yùn)算，最終端實(shí)現(xiàn)圖像和水印雙重解密。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像加密單元，包括變換子單元，替代子單元和置換子單元，其中所述變換子單元，用于采用輪密鑰異或操作實(shí)現(xiàn)圖像像素的RGB或灰度變換； 所述替代子單元，用于采用S-盒變換來完成圖像像素的替代； 所述置換子單元，用于采用行置換和列置換來完成圖像像素的置換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入加密的圖像初始條件值和水印初始條件值，均包括密鑰序列的加密迭代初值&、加密系統(tǒng)參數(shù)λ、加密參數(shù)L、加密參數(shù)κ ；整數(shù)序列的加密迭代初值X' C1、加密系統(tǒng)參數(shù)λ ‘、加密參數(shù)L'和加密參數(shù)κ。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，所述原始圖像DCT系數(shù)選擇模塊首先將原始圖像分成8X8互不重疊的子塊，再對每一子塊進(jìn)行DCT變換，選擇中頻來嵌入水印。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，所述含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊首先將含水印圖像分成8X8互不重疊的子塊，再選定每一子塊的DCT系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像加解密系統(tǒng)，其特征在于，所述水印判斷模塊將所述含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊所有選定的DCT系數(shù)組合成一個長度為Φ的序列R，之后計算 R與偽隨機(jī)數(shù)序列W的相關(guān)值，如果相關(guān)值超過閾值P，則判斷水印存在，否則判斷水印不存在。
全文摘要
本發(fā)明公開一種圖像加解密系統(tǒng)。該圖像加解密系統(tǒng)，包括輸入輸出接口單元、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，加密/解密單元，水印嵌入單元，水印檢測單元，其中所述輸入輸出接口單元，用于輸入需要加密/解密的圖像文件及初始條件值，輸出加密/解密后的圖像文件。所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，用于根據(jù)輸入的初始條件值生成二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)序列；所述水印檢測單元，用于對嵌入水印的圖像進(jìn)行檢測，所述水印檢測單元中包括含水印圖像DCT系數(shù)選擇模塊和水印判斷模塊。其具有簡單、容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，能夠達(dá)到理想的加密效果，解密后也能夠幾乎還原。
文檔編號H04N21/8358GK102196320SQ20111009561
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者李金祥, 楊元峰, 熊志勇, 牛麗, 陳珂, 顧才東 申請人:江蘇省現(xiàn)代企業(yè)信息化應(yīng)用支撐軟件工程技術(shù)研發(fā)中心