一种基于双混沌系统的图像二级加密方法

摘要

本发明公开一种基于双混沌系统的图像二级加密方法，涉及图像加密系统领域。采用的方法如下：首先由明文图像产生一个辅助密钥，然后利用该辅助密钥结合Chebyshev映射、Logistic映射双混沌系统产生一个二维混沌置乱矩阵，对明文图像像素进行位置和灰度的双重置乱，从而实现对图像的加密。本发明引入了一个基于明文图像的辅助密钥，既扩大了密钥空间，又使得密钥与明文图像有关，增强了图像加密系统抵抗已知明文攻击的能力，同时利用了双混沌系统复杂的动力学特性，对明文图像进行位置和灰度的双重置乱，加密效果好，安全性高。

主权项

1.一种基于双混沌系统的图像二级加密方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取明文图像，利用明文图像产生一个辅助密钥w，具体方法为：设待加密明文图像的大小为M×N，对明文图像的所有像素点的灰度值进行求和，并对20001取余数，得到一个[0,20000]之间的辅助密钥w，公式如下：$w=\left(\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}I(i,j)\right)\mathrm{mod}20001$式中，I(i，j)表示明文图像中相应像素点的灰度值，i，j表示该像素点的位置坐标，所述M表示明文图像水平方向有M个像素点，N表示明文图像竖直方向有N个像素点；S2：利用辅助密钥w结合Chebyshev映射、Logistic映射双混沌系统产生一个M×N的二维混沌置乱矩阵A；S3：利用二维混沌置乱矩阵A对明文图像进行位置置乱，得到一级位置置乱图像I₁，具体方法如下：找出二维混沌置乱矩阵A中的最小值的位置坐标(x₁,y₁)，并令I₁(1,1)=A(x₁,y₁)，依次找出二维混沌置乱矩阵A中的第二个最小值的位置坐标(x₂,y₂)，并令I₁(1,2)=A(x₂,y₂)，第三个最小值的位置坐标(x₃,y₃)，并令I₁(1,3)=A(x₃,y₃)，……，第M×N个最小值的位置坐标(x_M×N,y_M×N)，并令I₁(M,N)=A(x_M×N,y_M×N)；得到一级位置置乱图像I₁，其中，x_n∈{1,2,...M}，y_n∈{1,2,...N}，且n∈{1,2,...,M×N}；S4利用二维混沌置乱矩阵A对一级位置置乱图像I₁进行灰度置乱，得到二级灰度置乱图像，所述二级灰度置乱图像为加密图像，具体方法如下：S41将二维混沌置乱矩阵A中的每一个元素的值转化到整数范围[0,L-1],得到和A一样大小的矩阵B，公式如下：B(a，b)=mod(round(1000A(a，b))，L-1)式中，L为明文图像的灰度等级数，A(a，b)为二维混沌置乱矩阵A中相应位置的元素；a，b为该元素的位置坐标；S42将矩阵B与一级位置置乱图像I₁相应位置的像素灰度值进行位异或，得到二级灰度置乱图像。