[发明专利]基于混沌系统和生物进化策略的企业信息图像加密方法

说明书

本发明提出了一种基于混沌系统和生物进化策略的企业信息图像加密方法，步骤为：将待加密的灰度图像转换图像矩阵；采用哈希函数计算图像矩阵的哈希值，利用哈希值计算得到Sine映射和3D混沌系统的初始值；对3D混沌系统进行迭代，得到3个伪随机序列；利用伪随机序列LX选择重组规则，对图像矩阵中的每个像素进行重组置乱得到重组矩阵；利用伪随机序列LY对重组矩阵Psubgt;2/subgt;进行选择，得到像素对；将伪随机序列LZ作为随机数依次对像素对进行交叉和变异；迭代Sine映射得到伪随机序列并执行密文反馈，得到密文图像。本发明的密钥空间非常大，密钥的灵敏度高，能有效抵抗穷举攻击、统计分析和差分攻击等，可以满足企业信息系统中对图像传输安全的要求。

技术领域

本发明涉及数字图像加密的技术领域，尤其涉及一种基于混沌系统和生物进化策略的企业信息图像加密方法。

背景技术

在市场经济的迅速发展中，企业的建设规模不断扩大，这在推动企业进步的同时，也为企业运营带来了更多的数据信息，为了更好地适应市场的数据信息化发展趋势，必须着重提高其信息收集、处理和储存利用的效率，这就要求企业要对其自身的运营信息进行全面的管理，并利用企业信息系统以均衡企业运营和数据处理之间的关系，以此有效的提高企业的运营效率。在企业信息系统的实际应用过程中，图像的采集、传输、查阅成为远程审核的基础和关键环节。因此，图像信息的安全成为企业信息系统安全的重要组成部分，需要对这些图像数据进行加密处理。

图像加密是一种行之有效的数字图像安全保护方法。由于图像具有数据量巨大、相关性强、冗余度高、识别性强等特点，传统的文本加密方法诸如AES、DES等加密算法在对图像加密时，加、解密速度慢且能力弱，已不能满足大容量的图像数据的加密需求。因此，人们开始尝试寻找新的方法用于图像加密。常见的有基于DNA随机编码等技术的图像加密算法、双随机相位编码、填充曲线和混沌系统等技术。

尽管这些混沌图像加密算法能够对图像进行加密，而且在一定程度上提高了安全性能，但由于图像复杂程度不同，往往会在某种程度上未能有效解决安全威胁问题。自Fridrich提出置乱-扩散的加密架构以来，作为一种复杂的非线性动力学系统，混沌系统对初值和参数敏感性强，运动轨迹不可预测，生成的序列具有很强的伪随机性。故使用混沌系统生成伪随机序列并被广泛用于图像加密。

随着国内外研究人员的深入研究发现，单一或结构简单的混沌映射有可能精度不高，安全性能不强。因此，图像加密方法越来越多元化，通常不会仅使用一种方法，而是多种方法结合使用。Pandurang分别采用混沌映射和拉丁方阵实现像素的置换和替换，来提高加密系统抗攻击的能力。

生物进化策略上是一种探索性研究。遗传算法是在生物进化策略基础上发展的，它是以自然选择为原则的随机搜索与最优化算法。遗传算法经选择、交叉和变异操作的不断循环直至满足约束条件，这些操作使遗传算法成为一种具有很强搜索能力的算法。为了增强密码系统的强度并提供更高的安全性，本发明充分利用生物进化策略和混沌理论的伪随机性、遍历性等特性来解决图像加密所遇到的安全威胁和效率低下问题。在加密扩散过程使用了选择、重组、交叉与变异操作，进一步加剧图像加密系统的雪崩效应。

发明内容

针对现有基于混沌系统的图像加密方法抗差分攻击能力较弱、混沌系统性能不稳定的技术问题，本发明提出一种基于混沌系统和生物进化策略的企业信息图像加密方法，融合混沌系统的伪随机性与生物进化策略进行图像加密，以获得更强的安全性能，增强图像数据传输的安全性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于混沌系统和生物进化策略的企业信息图像加密方法，其步骤如下：

步骤一：将待加密的灰度图像P转换为大小为M*N的图像矩阵P₁；其中，M和N分别为灰度图像P的行数和列数；