[发明专利]一种数字图像加密方法

说明书

本发明揭示了一种数字图像加密方法.本发明数字图像加密方法可以广泛应用于工程设计中，将Bezier方法应用于图像处理是一项具有实际意义的工作。改方法基于有理二次Bezier曲线的数字图像加密算法，该系统保留了一维混沌系统形式简单的特点，由于拥有三个权因子和初始x值作为初始值，所有其密钥空间大，另外该系统加密解密复杂度低，效率高。通过仿真测试可以看出，利用本发明算法加密的图像，其灰度直方图较为均匀、加密图像中相邻像素之间的相关性强度等与传统加密算法相比显著降低，取得了较好的加密效果。

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及利用计算机对数字图像进行加密的方法。

背景技术

由于网络应用的普及，用户利用互联网传送图像日益频繁，据不完全统计，网络中传播的信息，大约有百分之七十是以数字图像形式体现出来的，因此数字图像的安全传输问题就显得愈加突出。目前，保护图像传输安全的主要手段是对图像进行加密。

传统图像加密技术如DES、IDEA、RSA等，虽然加密密钥空间大，也很难被破解，但这些加密算法是根据文本加密的特点提出来的，在加密图像时，相邻像素值相关性强，同时使图像失去原来的面目，让加密图像本身变得没有意义，不能很好满足图像加密需要。

由于混沌系统的对初始值极度的敏感性，同时又能够重复大量地生成混沌序列，这些特性使得其非常适用于图像的加密。混沌系统主要有低维、高维混沌系统以及超混沌系统。传统的低维系统(尤其是一维混沌系统)具有形式简单而具计算时间开销小的优点，但由于其密钥空间小，序列的复杂度不高，导致密码系统安全性不高。而高维混沌系统尤其是超混沌系统，一般具有4个以上的初始变量，因此密钥空间更大，主要运用复杂的加密算法和变换流程来获得更高效的加密指标，但同时带来算法的复杂性高，加密解密速度慢，效率不如一维系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种基于非标准型有理Bezier方法的数字图像加密方法，能够有效提高加密效率、降低解密复杂度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种数字图像加密方法，包括以下步骤：

1)灰度图像I*大小为m×n，I(i,j)表示图像的灰度值，其中i＝1，2…m，j＝1，2…n；

2)将有理映射函数进行N次(N一般大于100)预迭代；

3)读取待加密图像中尚未被读取过的像素I*(i,j)；

4)将有理映射函数迭代8次，获取每次迭代产生的迭代值数列集合，以及迭代值数列集合的平均值；

5)将每个迭代数值与平均值比较，若大于平均值则该迭代数值对应位置1，否则对应位置0，则获得二进制序列key；

6)将序列key与3)中读取的像素I*(i,j)按位异或，并将运算的结果写入I’(i,j)；

7)如果I(i,j)是最后一个像素，转7)；否则，转3)

8)I’即为密文图像。

所述图像加密前，对明文图像I进行像素扩散。

所述像素扩散方法：

设有大小为M行N列的原始灰度图像I，不失一般性，假设M,N为2的倍数；

其中，为异或运算，得到M行N列的输出图像I^*，I^*为第二阶段加密的输入图像。

所述4)中有理映射函数的迭代次数为8次,5)中序列key为8位二进制序列。

所述有理映射函数基于有理二次Bezier曲线；