[发明专利]一种基于最小粒度全置乱的图像加密算法

说明书

一种基于最小粒度全置乱的图像加密算法,属于加密技术领域，通过对图像比特全排列，同时完成全矩阵范围内像素比特位置置乱和像素值替换两个操作，主要包含以下步骤：（1）选择混沌映射；（2）混沌加密算法；（3）解密算法。本发明选择混沌作为图像比特全排列准则，即依据混沌信息熵，选择适合图像置乱的混沌映射；接着，把图像转换为二值比特串进行全排列，在所选混沌的驱动下，利用混沌轨道不可预测的特性，完成最大程度的置乱；最后，依据混沌映射原理，设计图像比特替换算法，完成图像置乱和替换的加密算法，不仅具有高的置乱度、微弱的相关性、高度的敏感性，还能有效抗差分攻击。

技术领域

本发明涉及加密技术领域，具体涉及一种基于最小粒度全置乱的图像加密算法。

背景技术

对数字图像信息有效保护，其一是数字水印技术，其二是图像加密。图像加密算法可分为图像像素位置置乱、图像像素值变换、图像位置和像素值混合变换。图像位置置乱方法有基于矩阵变换，如Arnold变换、幻方变换、Gray码与广义Gray码变换的置乱方法；基于分形几何IFS模型的置乱方法；基于Hilbert曲线、FASS曲线以及基于Tangram算法等置乱方法。图像位置置乱属于图像坐标全排列。图像像素值变换包括改变原来像素0,1比特个数的变换，如普遍存在的异或变换、替换变换，以及不改变原来像素0,1比特个数的置乱，如像素值的循环移位。

近年来，由于学者对混沌的研究，找出了混沌和密码学的共性，出现了许多基于混沌驱动像素比特排列，能够同时改变像素值和像素位置的混合加密算法。典型的有基于像素混排的多混沌图像加密算法、基于混沌像素比特图像置乱加密算法、基于循环比特移位灰度图像加密方案。如，把图像矩阵变为列向量，然后把列向量中的每一个元素化为二值比特串，８个比特分成四组，首先组内置乱，然后组间置乱。由于组内的每个比特置乱只在组内散射，置乱不充分。如，把图像化为二值矩阵，然后进行图像的行置乱，接着对每一行的二值比特串分别进行全排列。比特的全排列在行内进行，比特相关性置乱度不够强。如，首先进行像素全矩阵置乱，每个像素比特值循环移位，像素内比特具有相关性。虽然这些方法都进行了比特级的图像加密方案，但没能实现每一比特落入图像中其他比特的位置完全独立于任何比特，散乱不充分。

发明内容

本发明针对上述所要解决的问题，提供一种基于最小粒度全置乱的图像加密算法。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于最小粒度全置乱的图像加密算法, 通过对图像比特全排列，同时完成全矩阵范围内像素比特位置置乱和像素值替换两个操作，主要包含以下步骤：（1）选择混沌映射；（2）混沌加密算法；（3）解密算法。

所述图像比特全排列使用Ｌｏｒｅｎｚ混沌分量ｘ驱动。