[发明专利]基于双混沌交叉扩散的彩色图像加密和解密方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于双混沌交叉扩散的彩色图像加密和解密方法及系统，首先随机产生Logistic和ChebyShev迭代的参数，再输入Logistic和ChebyShev迭代所需的初始密钥，多次迭代消除暂态后用Logistic、ChebyShev分别再迭代3次，用迭代的结果分别作为加密时的初始密钥，从而从实际上增大密钥空间。然后取图片中像素点，若像素点位置所对应数值为奇数则用ChebyShev迭代得到加密密钥，否则用Logistic迭代得到加密密钥，从而减少相邻像素点间的相关性。然后用本像素点的R、G、B三个通道分别与前一个已经加密完成的像素点的R＇、G＇、B＇分别做异或操作以扩散。本发明在确保安全性的前提下减少迭代次数，可以减少加密时间，提高效率，特别适合对实时性要求较高的手机、平板电脑等移动设备的图像加密。

技术领域

本发明涉及图像加密领域，特别涉及一种基于双混沌交叉扩散的彩色图像加密和解密方法及系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展，越来越多的图像数据在网络上进行传输，图像信息的私密性、安全性和可靠性越来越受到人们的重视，其中部分数据由于个人隐私、版权等安全原因，需要进行加密传输。传统的加密算法对图像加密时首先要把图像数据转换为一维的，解密时还要把其转换为二维或三维数据，同时由于图像数据还具有信息量大、冗余度高的特性，因此传统加密算法对图像进行加密和解密，效率较低，安全性差。

基于混沌理论的图像加密可以高效率的产生数量巨大的伪随机序列，生成的混沌序列具有很高的随机性，能满足密码学对安全性的要求；混沌序列由确定的映射公式生成，能满足解密的要求。因此混沌理论与密码学之间有着紧密的联系，这也促使着混沌学在图像加密中的快速发展。

混沌系统在图像加密中的常用方法是将混沌系统的初始值或者控制参数作为加密系统的密钥，然后将混沌映射经过多次迭代产生的混沌序列对图像进行加密，从而将原始图像和密钥进行混合和扩散，常用的混沌映射有Logistic映射、Chebyshev映射等。与传统的图像加密技术对比，基于混沌的图像加密技术有着密钥空间大、加密速度快以及易实现等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于双混沌交叉扩散的彩色图像加密和解密方法及系统，能够大大增加密钥空间，具有更高的安全性和加密效率，具有更短的加密时间，具有更小的相邻像素点间的相关性，具有更强的抗差分攻击能力，更适合于移动设备的图像加密。

本发明的技术方案是：

一种基于双混沌交叉扩散的彩色图像加密方法，包括以下步骤：

(1)取图像大小为M*N的彩色图像I；

(2)将图像I的像素值二维矩阵转换成一维矩阵A[0,M*N-1]；

(3)随机产生两个密钥分别为key[0]和key[1]，key[0]∈(0,1)，key[1]∈[-1,1]，其中key[0]作为Logistic迭代的初始密钥，key[1]作为ChebyShev迭代的初始密钥；

(4)以key[0]为初始密钥，用Logistic映射迭代至少100次后，再用ChebyShev迭代3次，将这3次ChebyShev迭代产生的结果取绝对值后分别保存在ChebyShev_x[0]、ChebyShev_x[1]、ChebyShev_x[2]中；

(5)以key[1]为初始密钥，用ChebyShev映射迭代至少100次后，再用Logistic迭代3次，将这3次Logistic迭代产生的结果取绝对值后分别保存在Logistic_x[0]、Logistic_x[1]、Logistic_x[2]中；