[发明专利]一种随机分块的混沌图像加密方法

说明书

本发明公开了一种随机分块的混沌图像加密方法，涉及信息安全技术领域，其步骤如下：读取明文图像A，设明文图像A的大小为M×N，且aij表示图像A中第i行第j列的像素；设置密钥x0，y0，z0，r以及s₀(1)；对图像进行置乱：将置换后的图像分解为四个子图像；利用整数Logistic映射对每一个子图像进行加密，合并所有加密后的子图像，并保存为加密图像。本发明采用一种基于混沌的随机分块策略，每次加密时分块方案都是随机变化的，从而有效提高了安全性。同时，在引入随机分块策略的同时保证图像加密算法具有较高的效率。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种随机分块的混沌图像加密方法。

背景技术

混沌是一种复杂的非线性现象。混沌映射所具有的初值敏感性、快速衰减的自相关特性、长期不可预测性、类随机性以及确定性等特性满足密码学中密钥流生成的安全性需求。为此，利用混沌映射生成密钥流受到了广泛的关注。

随着多媒体的发展，图像信息的保密性受到了越来越大的重视，对图像的加密也受到了广泛的研究。由于图像具有较强的冗余性，且相邻像素之间具有较强的关联性，传统的加密算法，如DES,AES，RSA，并不适用于图像加密，且加密效率偏低。由于混沌系统具有良好的随机特性，为此，基于混沌的图像加密算法受到了广泛的关注。

图像分块加密算法是一种常见的加密方法。传统的分块方法在每次加密图像时都采用固定的分块方法，这种方法加密结构单一，容易受到攻击。特别是加密了大量图像之后，会给攻击者留下大量的分块信息，安全性存在巨大隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用一种基于混沌的随机分块策略，每次加密时分块方案都是随机变化的，从而有效提高了安全性。同时，在引入随机分块策略的同时保证图像加密算法具有较高的效率。

本发明具体采用以下方案：

一种随机分块的混沌图像加密方法，其步骤如下：

S1：读取明文图像A，设明文图像A的大小为M×N，且a_ij表示图像A中第i行第j列的像素；

S2：设置密钥x0，y0，z0，r以及s0(1)；

S3：对图像进行置乱：

S4：将置换后的图像分解为四个子图像A(1)、A(2)、A(3)、A(4)；交换位置为(0，0)和(a，b)的像素值；其中初始值被设置为(x₀+mean{A}/256mod 1，y₀+mean{A}/256mod 1)，其中mean{A}表示图像A中像素和的平均值。

S5：利用初始值z₀+mean{A}/256mod 1，根据Logistic映射 z_i+1＝f(z_i)＝rz_i(1-z_i)和m_p＝floor(z_p·10⁵mod256)生成加密控制序列{m_p}；

S6：选择密钥s₀(1)，通过计算出s₀(2)，s₀(3)和 s₀(4)；

S7：利用整数Logistic映射对每一个子图像进行加密：

s_i+1＝F(s_i)＝4s_i(256-s_i)/256

t_i+1＝G(s_i+1)＝floor(10⁶*s_i+1mod256)