[发明专利]一种基于改进的交叉耦合映射格的互补性嵌入图像加密方法

说明书

本发明提供一种基于改进的交叉耦合映射格的互补性嵌入图像加密方法，包括：建立改进的正弦交叉耦合映射格模型；基于明文图像，由SHA‑384及原图生成秘钥，并根据秘钥计算模型参数及初始值；检测明文图像，识别并获得机场坐标，随机选择一个坐标点并通过互补性嵌入算法以获得视觉混淆图像；对建立正弦交叉耦合映射格模型进行迭代，获得矩阵，将矩阵转换为一位数组并取最后r×c个数据得到b；分配初始矩阵并迭代到适当的大小以获得分形乱序矩阵；选择前r行和前c列组成一维数组，对一维数组进行排序以获得索引数组；分别对彩色图像中的3个通道R、G和B进行同步动态置乱扩散操作，得到对应每个通道的子加密图像。将子加密图像组装成最终的加密图像C。

技术领域

本发明涉及图像加密技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于改进的交叉耦合映射格的互补性嵌入图像加密方法。

背景技术

随着信息传输技术的发展，数字图像作为一种信息传输形式被广泛应用于军事、商业、医疗和社会领域。为了保护图像信息，图像安全已成为许多学者研究的热点。常用的保护图像的方法包括数据隐藏、图像散列、图像隐写术和图像加密。图像加密主要通过将具有显著特征的像素改变为随机像素来隐藏信息。该加密方法易于实现，具有很高的可扩展性，尤其是随着混沌理论的发展，基于混沌的图像加密算法已成为研究热点之一。

时空混沌系统同时在时间和空间序列中生成伪随机序列。因此，与低阶混沌系统相比，它们具有更复杂的动力学行为和混沌特性。Kaneko首先提出了耦合晶格模型(CML)，开创了时空混沌模型的先例。Meherzi等人提出了一种同步且不可预测的时空混沌系统(SCCML)。Zhou等人结合PWLCML和sin混合时空混沌系统，提出了二维混合耦合PS映射。(2DMCPM)。Liu等人通过引入帐篷映射，提出了一种称为(CML-UD)的耦合混沌映射格。然而，上述时空混沌系统缺乏晶格的动态链接，空间的迭代模式始终与时间序列保持不变，参数范围狭窄，无法完全满足密码要求。

图像加密策略对加密图像安全性的影响至关重要，许多学者提出了不同的加密策略。Neto等人提出了一种用于多参数分数理论变换的加密方法，其中通过构造具有选定参数的数论变换特征基来加密图像；Kang等人提出了一种保持真实性的多参数分数Hartley变换，其中预处理图像被转移到变换域中，并通过非相邻耦合映射网格系统进一步加密；Xian等人定义了一个具有迭代、自相似和更好周期性的双参数分形排序矩阵，并将其与用于图像加密的逻辑混沌系统相结合。但上述这些策略作用于整个图像，并对重要和非重要区域执行相同的加密操作，缺乏对重要信息的独特保护。Wang等人提出了一种私人图像加密算法，通过对重要人脸信息的身份进行双重加密，确保重要信息的安全。

综上，现有的图像加密方法存在以下问题：

现有的时空混沌系统缺乏晶格的动态联系，空间的迭代模式始终与时间序列保持不变，参数范围狭窄，不能完全满足密码要求，给图像加密的安全性带来了隐患。

现有的图像加密方案绝大多数作用于整张图像，对重要和非重要区域执行相同的加密操作，缺乏对重要信息的独特保护。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种基于改进的交叉耦合映射格的互补性嵌入图像加密方法。本发明建立一种改进的正弦交叉耦合映射格(ISCCML)，提高密码特征，包括：建立分形乱序矩阵(FDM)，用于图像位置的置乱；提出了一种互补性嵌入加密策略，该策略首先识别机场区域，然后替换最佳相似区域，并通过互补嵌入算法将机场图像嵌入到随机位置，从而生成一张视觉混淆图像用于保护重要信息。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于改进的交叉耦合映射格的互补性嵌入图像加密方法，包括：

建立改进的正弦交叉耦合映射格模型；