本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)加密領(lǐng)域，尤其涉及一種彩色圖像混合加密方法、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在當今的信息化時代下，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，信息傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?，信息的載體也在發(fā)生變化，以前主要是文本和語音，現(xiàn)在數(shù)字圖像成為了信息的重要載體之一，使用圖像作為信息的載體，更加方便、直觀、形象。用圖像作為信息媒介為人們的信息交換帶來了極大的便利。然而圖像在傳輸過程中存在許多安全風險，當這些圖像信息被非法元素捕獲并用于惡意修改和傳播到互聯(lián)網(wǎng)上時，結(jié)果是不可想象的。圖像信息的安全不僅涉及個人隱私，還涉及公司利益等安全問題。因此，圖像信息的安全傳輸問題已成為研究的熱點。

2、目前，解決圖像安全問題最有效、最重要的技術(shù)是圖像加密，并已被引入許多領(lǐng)域。數(shù)字圖像加密技術(shù)的核心是在原圖像中隱藏或修改信息，從而禁止未經(jīng)授權(quán)的用戶竊取圖像信息，在圖像的傳輸過程中保護圖像?，F(xiàn)有的使用單一混沌算法的加密系統(tǒng)通常效果不理想，需要多種加密算法混合加密才能取得較好的效果。因此，在研究加密算法時，性能優(yōu)異的混沌系統(tǒng)的設(shè)計以及加密算法與其他加密方案的交叉融合是有價值的研究領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種彩色圖像混合加密方法、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)。

2、具體方案如下：

3、一種彩色圖像混合加密方法，包括以下步驟：

4、s1：對待加密圖像的r、g、b三個通道的分量分別單獨進行置亂，得到三個分量置亂后的圖像；

5、s2：利用一維logistic混沌系統(tǒng)控制lorentz超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生三組超混沌序列，通過三組超混沌序列分別對三個分量置亂后的圖像進行加密；

6、s3：對加密后的三幅加密圖像分別進行擴散處理，得到三個分量的密文矩陣；

7、s4：將三個分量的密文矩陣進行拼接，得到密文圖像。

8、進一步的，步驟s2中利用一維logistic混沌系統(tǒng)控制lorentz超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生三組超混沌序列的方法為：

9、生成三組一維logistic混沌序列；

10、基于三組一維logistic混沌序列與固定值的差得到三組lorentz超混沌系統(tǒng)的控制因子；

11、基于得到的三組lorentz超混沌系統(tǒng)的控制因子得到三個超混沌函數(shù)，通過龍格庫塔法對三個超混沌函數(shù)進行離散化，得到三組超混沌序列。

12、進一步的，通過一組超混沌序列分別對每個顏色分量置亂后的圖像進行加密的方法為：基于超混沌序列計算對應的密鑰流；將秘鑰流從中間平分為前后兩段子密鑰流，基于兩段子密鑰流對置亂后的圖像進行加密得到秘密圖像。

13、進一步的，基于超混沌序列計算對應的密鑰流的計算公式為：

14、sc1＝mod(floor((sl1+100)×1010),10×max(m,n))+1

15、其中，sc1表示密鑰流，sl1表示超混沌序列，mod表示取模運算，floor表示取整運算，max表示取最大值，m和n分別表示圖像的長和寬包含的像素點個數(shù)。

16、進一步的，基于子密鑰流sc1a和sc1b對置亂后的圖像進行加密得到加密圖像的計算公式為：

17、pr2＝mod(sc1a+sc1b×k,m×n)+1

18、其中，pr2表示加密圖像，mod表示取模運算，k表示序列內(nèi)各元素的序號，m和n分別表示圖像的長和寬包含的像素點個數(shù)。

19、進一步的，對加密圖像進行擴散處理的方法包括：對加密圖像進行前向擴散；基于前向擴散結(jié)果對加密圖像進行后向擴散。

20、進一步的，前向擴散的方法為：將基于超混沌序列計算的密鑰流sc1按序號奇偶分成兩組子密鑰流，基于由序號為奇數(shù)的元素組成的子密鑰流sc1c，通過下式計算前向擴散結(jié)果：

21、

22、其中，pr3(1)、pr3(k-1)和pr3(k)分別表示經(jīng)過前向擴散后的圖像的第1個、第k-1個和第k個像素，pr3(0)表示預設(shè)的前向擴散初始值，sc1c(1)和sc1c(k)分別表示子密鑰流sc1c中的第1個和第k個元素，pr2(1)和pr2(k)分別表示加密圖像的第1個和第k個像素，表示異或運算。

23、進一步的，后向擴散的方法為：將基于超混沌序列計算的密鑰流sc1按序號奇偶分成兩組子密鑰流，基于由序號為偶數(shù)的元素組成的子密鑰流sc1d，通過下式計算后向擴散結(jié)果：

24、

25、其中，pr4(m×n)、pr4(k)和pr4(k+1)分別表示經(jīng)過后向擴散后的圖像的第m×n個、第k個和第k+1個像素，pr4(0)表示預設(shè)的后向擴散初始值，sc1d(m×n)和sc1d(k)分別表示子密鑰流sc1d中的第m×n個和第k個元素，pr3(m×n)和pr3(k)分別表示前向擴散后的圖像的第m×n個和第k個像素，表示異或運算。

26、一種彩色圖像混合加密終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)本發(fā)明實施例上述的方法的步驟。

27、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)本發(fā)明實施例上述的方法的步驟。

28、本發(fā)明采用如上技術(shù)方案，并具有有益效果：

29、(1)同時對彩色圖像的r、g、b三個通道分別加密，減少三通道相互作用，降低r、g、b分量間的相關(guān)性。

30、(2)利用一維logistic離散混沌序列去控制超混沌lorentz系統(tǒng)，獲得更復雜的非線性動力學特性，提高混沌序列的自身性能。

31、(3)采用置亂-混沌加密-擴散三級加密模式，增加了秘鑰空間，提高了圖像加密的有效性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種彩色圖像混合加密方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：步驟s2中利用一維logistic混沌系統(tǒng)控制lorentz超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生三組超混沌序列的方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：通過一組超混沌序列分別對每個顏色分量置亂后的圖像進行加密的方法為：基于超混沌序列計算對應的密鑰流；將秘鑰流從中間平分為前后兩段子密鑰流，基于兩段子密鑰流對置亂后的圖像進行加密得到秘密圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：基于超混沌序列計算對應的密鑰流的計算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：基于子密鑰流sc1a和sc1b對置亂后的圖像進行加密得到加密圖像的計算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：對加密圖像進行擴散處理的方法包括：對加密圖像進行前向擴散；基于前向擴散結(jié)果對加密圖像進行后向擴散。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：前向擴散的方法為：將基于超混沌序列計算的密鑰流sc1按序號奇偶分成兩組子密鑰流，基于由序號為奇數(shù)的元素組成的子密鑰流sc1c，通過下式計算前向擴散結(jié)果：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色圖像混合加密方法，其特征在于：后向擴散的方法為：將基于超混沌序列計算的密鑰流sc1按序號奇偶分成兩組子密鑰流，基于由序號為偶數(shù)的元素組成的子密鑰流sc1d，通過下式計算后向擴散結(jié)果：

9.一種彩色圖像混合加密終端設(shè)備，其特征在于：包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1～8中任一所述方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1～8中任一所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種彩色圖像混合加密方法、終端設(shè)備及存儲介質(zhì)，該方法中包括：對待加密圖像的R、G、B三個通道的分量分別單獨進行置亂，得到三個分量置亂后的圖像；利用一維Logistic混沌系統(tǒng)控制Lorentz超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生三組超混沌序列，通過三組超混沌序列分別對三個分量置亂后的圖像進行加密；對加密后的三幅加密圖像分別進行擴散處理，得到三個分量的密文矩陣；將三個分量的密文矩陣進行拼接，得到密文圖像。本發(fā)明采用置亂?混沌加密?擴散三級加密模式，增加了秘鑰空間，提高了圖像加密的有效性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：宋建華
受保護的技術(shù)使用者：閩南師范大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26