[发明专利]混沌数字图像加密方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及数字信息传输的保密安全方法，特别是数字图像加密方法。

二、背景技术：

加密方法是对信息进行编码和解码的方法，目前常用的加密方法主要有对称加密，不对称加密和不可逆加密方法。这三种方法都采用利用事先生成的互相匹配的一套或几套公钥和私钥的方法进行加密和解密。在生成密钥时，上述三种方法主要采用线性序列实现。而对于数字图像的加密来说，上述加密方法在图像的加密均匀性、加密效果和安全性上都有缺陷。

三、发明内容：

为了克服现有的加密方法安全性不高的缺点，本发明提供一种数字图像加密方法，该方法在生成密钥方面上能够随机生成非线性的密钥空间，比目前的加密方法加密均匀且更加安全、可靠。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：混沌数字图像加密方法，先将输入图像进行预处理，提取像素矩阵，并对得到的像素矩阵进行初始化处理，然后对处理后的矩阵利用混沌密码学理论进行密钥的编码处理。

所述在对输入的图像进行预处理时，采用的方法为利用MATLAB软件中的imread命令，即将输入图像转化为数值像素矩阵形式。

所述在对像素矩阵进行初始化处理时，采用的方法为：先提取矩阵中每列中的最大的数值q_j，对于矩阵中的每个元素采用下式处理：

m_ij^*＝(q_j-m_ij)/∑_i＝1ⁿ(q_j-m_ij)

其中，m_ij是像素矩阵中的元素。M^*＝(m_ij^*)就是初始化后的新矩阵。

所述在生成密钥时利用混沌密码学中的logistic变换将初始化后的像素矩阵进行编码处理，即利用下式处理：

(m_j^*)_n+1＝(m^*_j)_n×μ×[(1-m_j^*)_n]         μ∈[0，4]

其中μ被称为Logistic参数。

本发明的特点：利用混沌序列能够生成非线性序列的特点，生成数字图像的密钥，该加密方法具有加密效果好，不易被破解，安全可靠的特点。

四、具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但不限于具体实施例。

按照以下步骤对某一数字图像进行加密处理：

1.对于某一待加密的数字图像，首先将该数字图像以某一固定文件名称存入MATLAB软件的缓存中，然后调用imread命令运行，将数字图像转化为像素矩阵形式。

2.为使数字图像在加密时，能更加均匀的扰乱原有图像，需要对步骤1所得到的像素矩阵做初始化处理，具体方法如下：先提取矩阵中每列中的最大的数值q_j，对于矩阵中的每个元素采用下式处理：

m_ij^*＝(q_j-m_ij)/∑_i＝1ⁿ(q_j-m_ij)

其中，m_ij是像素矩阵中的元素。M^*＝(m_ij^*)就是初始化后的新矩阵。即将像素矩阵中的每列元素与本列中最大的元素做差，计算它们各自的比例，使得像素矩阵中的每列的元素的总和保持为1。

3.对初始化的像素矩阵利用logistic映射对每个行向量做加密处理。应用的logistic映射的具体模型为：

(m_j^*)_n+1＝(m^*_j)_n×μ×[(1-m_j^*)_n]      μ∈[0，4]

其中μ被称为Logistic参数。

4.将用步骤得到的加密后的像素矩阵，保存在MATLAB软件的缓存中，如将其命名为name1.dat，调用imshow(name1)命令，将加密后的像素矩阵转化为加密图像。