[发明专利]基于Logistic映射置乱偏移的图像加密方法、电子设备及存储介质

说明书

本申请提出基于Logistic映射置乱偏移的图像加密方法、电子设备及存储介质，采用Logistic映射生成混沌序列，将原始图像经过行元素置乱、列元素置乱、行元素偏移、列元素偏移四个加密环节生成密文图像；解密的过程为加密过程的逆过程，按照列位移解密、行位移解密、列置乱解密、行置乱解密顺序解密；其中Logistic混沌系统控制整个加解密过程，并在置乱环节结合密钥生成算法，对数字图像的像素点灰度值进行置乱，并在灰度值置乱的基础上对加密后的像素点的位置进行行列位移操作。本申请结合多个独立的Logistic映射，通过密钥生成算法，对图像的每一行每一列进行像素位置的偏移、像素值的置乱来达到安全的加密效果，可以解决单一Logistic映射密钥空间不足、加密图片灰度分布不均匀等问题，实现安全性高、效率好的图像加密。

技术领域

本申请涉及混沌系统和信息安全技术领域，具体涉及图像加密方法。

背景技术

随着网络信息技术的飞速发展，数字图像作为主要的信息载体之一，具有直观性强和信息量密集等特点，被广泛运用在商业、军事、医学、媒体等各行各业中。其中的部分图像包含了大量隐私信息，如果被外来攻击者所窃取、篡改，将会造成企业机密的泄露甚至危害到社会以及国家的安全。数字图像加密是保证信息安全的重要手段。

在数字图像加密技术发展早期主要是基于矩阵变换、像素置换来处理数字图像，例如基于Arnold变换的加密算法和基于幻方的加密算法，但这种加密技术的算法无法公开，不具备很高的安全性。在此之后，随着现代密码学研究的不断进步，很多学者将数字图像作为二进制数据流，通过DES、AES、IDEA等加密算法对原始图像进行加密，但这种加密算法在如今强大的计算能力，很难抵御差分攻击以及穷举攻击。因此，安全高效的数字图像加密技术愈发重要。

近年来，随着混沌系统研究的不断深入，其所具有的伪随机性、遍历性、对初始值的敏感性等特性非常适用于图像加密，越来越多的研究基于混沌系统将图片信息转化为类似随机噪声的形态进行图像加密。其中Logistic映射具有非常复杂的动力学特性，能够生成良好的非周期、对初始值敏感的伪随机序列。但是Logistic映射结构简单，基于单个Logistic映射的图像加密算法，例如行列置乱、像素值缩放、像素值置乱等加密算法所生成的加密图片灰度不均匀、算法密钥空间小，易于被攻击者破解，不具备很高的安全性。为此，越来越多的图像加密研究使用多个独立的Logistic映射对图像进行加密，例如基于多Logistic映射的分组加密算法、二维Logistic映射加密算法等，这些加密算法能够有效地解决密钥空间小、加密图片灰度分布不均匀等问题。但大多数加密算法基于简单的像素位置置乱、像素值与随机序列异或、像素值块替换等，这些方法的密钥敏感度、置乱效果、加密质量不够理想，很容易受到攻击者的篡改和破解。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种基于Logistic映射置乱偏移的图像加密方法、电子设备及存储介质，解决单一Logistic映射密钥空间不足、加密图片灰度分布不均匀等问题。

本申请的技术方案如下：

本申请在第一方面，提出一种基于Logistic映射置乱偏移的图像加密方法，所述方法是采用Logistic映射生成混沌序列，将原始图像经过行元素置乱、列元素置乱、行元素偏移、列元素偏移四个加密环节生成密文图像；解密的过程为加密过程的逆过程，按照列位移解密、行位移解密、列置乱解密、行置乱解密顺序解密；其中Logistic混沌系统控制整个加解密过程，并在置乱环节结合密钥生成算法，对数字图像的像素点灰度值进行置乱，并在灰度值置乱的基础上对加密后的像素点的位置进行行列位移操作。

本申请在第二方面，还提供一种电子设备，其包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现以上所述的方法。

本申请在第三方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行以上所述的方法。