用于图像数据安全传输的加密方法

摘要

本申请涉及一种用于图像数据安全传输的加密方法，包括以下步骤：获取图像明文矩阵A；对图像明文矩阵A进行3D混沌加密得到图像密文E；对3D混沌加密的3D密钥进行ECC加密；将ECC加密的3D密钥与图像密文E共同生成加密文件，用于传输。本申请的技术方案融合了混沌加密和ECC加密的优点，有效提高了传统图像加密方法的加密速度、加密效率和安全性。

主权项

一种用于图像数据安全传输的加密方法，其特征在于，包括以下步骤：获取图像明文矩阵A；对图像明文矩阵A进行3D混沌加密得到图像密文E；对3D混沌加密的3D密钥进行ECC加密；将ECC加密的所述3D密钥与所述图像密文E共同生成加密文件，用于传输；其中，对图像明文矩阵A进行3D混沌加密包括以下步骤：建立3D混沌系统模型如下：$x_{n+1}={\mathrm{\gamma x}}_n(1-x_n)+{\mathrm{\beta y}}_n^2{x}_n+{\mathrm{\alpha z}}_n^3+\delta f\left(ϵ\right)$$y_{n+1}={\mathrm{\gamma x}}_n(1-y_n)+{\mathrm{\beta z}}_n^2{y}_n+{\mathrm{\alpha x}}_n^3$$z_{n+1}={\mathrm{\gamma z}}_n(1-z_n)+{\mathrm{\beta x}}_n^2{z}_n+{\mathrm{\alpha y}}_n^3$ε＝C^Tx_i设置E＝(A xor X^T+A·Y)xor Z^T，其中：X_i＝(integer(x×K₁)modN)Y_i＝(integer(x×K₂)modM)Z_i＝(integer(x×K₃)mod256)式中，X_i，Y_i，Z_i为矩阵X，Y，Z的第i个元素，K₁，K₂，K₃为随机整数，M，N为图像明文矩阵A的行数和列数，x₀，y₀，z₀为随机生成的3D密钥种子，0＜x₀＜1，0＜y₀＜1，0＜z₀＜1，2.77＜γ＜3.0，0＜β＜0.18，0＜α＜0.02，0＜δ＜0.02，x_i，y_j，z_k为3D混沌系统输出的x，y，z方向的随机序列，0＜i＜N，0＜j＜M，0＜k＜M×N，ε为时间校验控制量，C为系统时间校对间隔控制矩阵；其中，对3D混沌加密的3D密钥进行ECC加密包括以下步骤：获取图像接收方椭圆曲线参数Ep(a，b)、基点G和公钥K；设置K_3D＝x₀||y₀||z₀||K₁||K₂||K₃；执行BCH编码算法将K_3D编码到Ep(a，b)上的点E_3D；产生随机大整数r；设置密文C₁＝E_3D+rK，密文C₂＝rG，其中rK和rG为椭圆曲线标量乘运算；其中，将ECC加密的所述3D密钥与所述图像密文E共同生成加密文件包括以下步骤：创建二进制文件；将C₁，C₂转换为二进制写入二进制文件中，并在最后写入ECC密文结束标志；将图像密文E以追加方式写入二进制文件；其中，对图像明文矩阵A进行3D混沌加密还包括对图像密文E进行压缩编码。