[发明专利]基于比特置乱的量子混沌图像加密方法

说明书

本发明公开了一种基于比特置乱的量子混沌图像加密方法，所述加密方法包括：利用Logistic量子混沌系统生成混沌序列，对原始图像p的R、G、B三基色分量像素值进行比特位置乱，得到中间置乱图像I，再对中间置乱图像I进行加密操作，得到最终加密图像q。本发明加密方法大大增加了密钥空间，使得安全性、加密效果和密钥敏感性更高，抗攻击能力更强，大大提高了破译难度。

技术领域

本发明涉及一种图像加密方法，更具体地说，尤其涉及一种基于比特置乱的量子混沌图像加密方法。

背景技术

密码学中提出，一种良好的加密方法不仅应有足够大密钥空间，而且应对明文密钥都极为敏感，还应相邻数据不相关，加密后信息分布均匀，这些特性为了抵抗穷举攻击、差分攻击、等攻击方式。

在2008年，首次提到一种基于置乱和替代结构的超混沌图像加密方法，现阶段，人们提出以下三类新混沌图像加密方法：

1、基于复杂混沌系统图像加密方法，例如：Zhu Congxu在A novel imageencryption scheme based on improved hyperchaotic sequences文中提出了基于超混沌系统进行先后两次扩散加密方法(Optics Communications，2012，285(1):29-37)；

2、在变换域中进行图像加密方法，例如：Liu Zhengjun等在Color imageencryption by using Arnold transform and colorblend operation in discretecosine transform domains文中提出了结合DCT对DC系数进行扩散和置乱加密方法(Optics Communications，2011，284(1):123-128)；Zhang Xiaoqiang等在Remotesensingimage encryption in hybrid domains文中提出了基于WT的卫星混沌加密方法(OpticsCommunications，2012，285(7):1736-1743)和Bhatnagar G等在Image and videoencryption based on dual spacefilling curves文中提出了基于FrWT混沌图像加密方法(Computer Journal，2012，55(6):667-685)；

3、基于量子混沌系统图像加密方法，例如：Tajima等在Practical quantumcryptosystem for metro area applications文中运用量子混沌的物理过程对图像进行加密(IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics，2007，13(4):1031-1038)；Akhshani等在An image encryption scheme based on quantum Logistic map文中首次仅使用量子混沌非线性方程对图像加密(Communications in Nonlinear Scienceand Numerical Simulation，2012，17(12):4653-4661)。

此类图像加密方法中，由于中间密钥和明文无关，因此对明文选择攻击防御不佳。此后有人对该方法进行了改进，但也仅仅只是在算法中对像素值替换时增加了反馈，和明文无关，对明文选择攻击防御效果亦不佳。总的看来，这类加密方法存在一些或多或少缺陷，导致对选择密文和选择明文攻击防御性不好，很多基于上述理论的方法纷纷被选择明文攻击破译。现有混沌图像加密方法中，由于计算机对浮点数运算造成精度丢失，会导致混沌出现周期性，因此这类混沌图像加密方法不能很好的应用于实际。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于比特置乱的量子混沌图像加密方法，解决计算机精度丢失问题，降低明文间的相关性，抵抗选择密文攻击和选择明文攻击，提高破译难度。