彩色图像加密方法、装置、计算机设备和可读存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种彩色图像加密方法、装置、计算机设备和可读存储介质，包括获取混沌系统的初始参数和控制参数，并根据初始参数和控制参数生成置换混沌序列和扩散混沌序列；根据信息量大小，将原始彩色图像划分为高比特平面和低比特平面；根据置换混沌序列，分别按照不同置乱策略对高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像；根据扩散混沌序列对置乱图像进行扩散操作，得到与原始彩色图像对应的加密图像。由于高比特平面和低比特平面所含信息量不同，本申请利用权重分级置换策略分别对高比特平面和低比特平面进行置乱操作，提高了算法效率的同时增强了置乱操作的安全性。

【技术实现步骤摘要】
彩色图像加密方法、装置、计算机设备和可读存储介质
本申请涉及图像加密
，特别是涉及一种彩色图像加密方法、装置、计算机设备和可读存储介质。
技术介绍
随着数字技术以及计算机网络的快速发展，数字图像成为信息表达和传递的主要方式之一，被越来越多的应用到政治、经济、军事、教育等各领域，人们可以通过网络便捷的传输各种图像信息。然而，由于数字信息极易被复制、篡改、非法传播和蓄意攻击，人们在享受信息传递的快捷便利的同时，也对信息传输的安全性和保密性提出了更高的要求。基于混沌理论的图像加密研究有极其重要的意义。图像加密就是把原有图像的有效信息隐藏起来，从表面看不到原来图像的任何有价值的信息。基于混沌理论的图像加密一般是通过混淆和扩散两个步骤来实现的。这两个步骤一般是通过像素位置置乱来达到混淆的目的，通过像素值置换达到扩散的目的。像素位置置乱就是打乱原来图像的像素值坐标位置，像素值的置换则是把原始图像中的像素值大小改变。但是现有的基于混沌理论的图像加密方法抗攻击能力较差。
技术实现思路
本申请提供一种彩色图像加密方法、装置、计算机设备和可读存储介质，以至少解决相关技术中图像加密方法抗攻击能力差的问题。第一方面，本申请实施例提供了一种彩色图像加密方法，所述方法包括：获取混沌系统的初始参数和控制参数，并根据所述初始参数和控制参数生成置换混沌序列和扩散混沌序列；根据信息量大小，将原始彩色图像划分为高比特平面和低比特平面；根据所述置换混沌序列，分别按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像；根据所述扩散混沌序列对所述置乱图像进行扩散操作，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像。在其中一些实施例中，所述获取混沌系统的初始参数包括：将所述原始彩色图像转换成一维序列，并将所述一维序列转换成二进制比特流；将所述二进制比特流输入至哈希散列函数，生成固定长度的摘要信息序列；根据所述摘要信息序列得到混沌系统的初始参数。在其中一些实施例中，所述根据信息量大小，将原始彩色图像划分为多个高比特平面和多个低比特平面包括：对所述原始彩色图像进行三基色分离，得到第一分离矩阵、第二分离矩阵和第三分离矩阵；根据信息量大小，分别对所述第一分离矩阵、第二分离矩阵和所述第三分离矩阵进行比特平面抽取，得到多个高比特平面和多个低比特平面。在其中一些实施例中，所述根据所述置乱混沌序列，分别按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像包括：将多个所述分离矩阵中的多个所述高比特平面进行重组，得到比特矩阵；针对每一个分离矩阵，将不同低比特平面中的多个低比特位组合为一个像素值，得到比特序列；根据所述置乱混沌序列对所述比特矩阵和所述比特序列进行置乱操作，得到置乱图像。在其中一些实施例中，所述根据所述置乱混沌序列对所述比特矩阵和所述比特序列进行置乱操作，得到置乱图像包括：根据所述置乱混沌序列对所述比特矩阵进行行列置乱操作，得到置乱矩阵；根据所述置乱混沌序列对所述比特序列进行顺序置乱操作，得到置乱序列；对所述置乱矩阵进行元素重组，得到3个长度与所述原始彩色图像像素个数相同的第一权重序列；对所述置乱序列进行划分，得到3个长度与所述原始彩色图像像素个数相同的第二权重序列；根据所述第一权重序列和所述第二权重序列，得到所述置乱图像。在其中一些实施例中，所述根据所述第一权重序列和所述第二权重序列，得到所述置乱图像包括：根据所述第一权重序列和所述第二权重序列，顺序重构R、G、B三个颜色分量得到重构序列；对所述重构序列标准化并进行掩膜操作，得到所述置乱图像。在其中一些实施例中，所述根据所述扩散混沌序列对所述置乱图像进行扩散操作，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像包括：根据所述扩散混沌序列，采用升级异或操作对所述置乱图像的三个颜色分量分别进行全局扩散，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像；所述升级异或操作包括移位操作、异或操作及非综合运算操作。在其中一些实施例中，所述根据所述初始参数和控制参数生成置乱混沌序列和扩散混沌序列包括：根据所述初始参数和控制参数生成扩散混沌序列；在所述置乱混沌序列中随机选择一组元素数据，并将所述元素数据作为初始参数和控制参数生成置乱混沌序列。第二方面，本申请实施例提供了一种图像加密装置，所述装置包括：混沌序列生成模块，用于获取混沌系统的初始参数和控制参数，并根据所述初始参数和控制参数生成置乱混沌序列和扩散混沌序列；比特平面划分模块，用于根据信息量大小，将原始彩色图像划分为高比特平面和低比特平面；置乱操作模块，用于根据所述置乱混沌序列，按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像；扩散操作模块，用于根据所述扩散混沌序列对所述置乱图像进行扩散操作，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像。第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的彩色图像加密方法。第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的彩色图像加密方法。相比于相关技术，本申请实施例提供的彩色图像加密方法，通过获取混沌系统的初始参数和控制参数，并根据所述初始参数和控制参数生成置换混沌序列和扩散混沌序列；根据信息量大小，将原始彩色图像划分为高比特平面和低比特平面；根据所述置换混沌序列，分别按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像；根据所述扩散混沌序列对所述置乱图像进行扩散操作，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像，解决了传统的彩色图像加密抗攻击能力弱的问题，实现了对彩色图像的快速高效加密。本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为一个实施例提供的彩色图像加密的流程图；图2为一个实施例提供的按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作的流程图；图3为图2步骤中根据置乱混沌序列对比特矩阵和比特序列进行置乱操作步骤的流程图；图4a、图4b和图4c分别为一个实施例提供的原始图像、加密图像和解密图像示意图；图5a和图5b分别为一个实施例提供的明文的直方图和密文的直方图；图6a、图6b、图6c和图6d分别为一个实施例提供的使用不同密钥解密得到的解密图像示意图；图7为一个实施例提供的彩色图像加密装置的结构框图；图8为一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种彩色图像加密方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取混沌系统的初始参数和控制参数，并根据所述初始参数和控制参数生成置换混沌序列和扩散混沌序列；/n根据信息量大小，将原始彩色图像划分为高比特平面和低比特平面；/n根据所述置换混沌序列，分别按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像；/n根据所述扩散混沌序列对所述置乱图像进行扩散操作，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种彩色图像加密方法，其特征在于，所述方法包括：
获取混沌系统的初始参数和控制参数，并根据所述初始参数和控制参数生成置换混沌序列和扩散混沌序列；
根据信息量大小，将原始彩色图像划分为高比特平面和低比特平面；
根据所述置换混沌序列，分别按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像；
根据所述扩散混沌序列对所述置乱图像进行扩散操作，得到与所述原始彩色图像对应的加密图像。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取混沌系统的初始参数包括：
将所述原始彩色图像转换成一维序列，并将所述一维序列转换成二进制比特流；
将所述二进制比特流输入至哈希散列函数，生成固定长度的摘要信息序列；
根据所述摘要信息序列得到混沌系统的初始参数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据信息量大小，将原始彩色图像划分为多个高比特平面和多个低比特平面包括：
对所述原始彩色图像进行三基色分离，得到第一分离矩阵、第二分离矩阵和第三分离矩阵；
根据信息量大小，分别对所述第一分离矩阵、第二分离矩阵和所述第三分离矩阵进行比特平面抽取，得到多个高比特平面和多个低比特平面。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述置乱混沌序列，分别按照不同置乱策略对所述高比特平面和低比特平面进行置乱操作，得到置乱图像包括：
将多个所述分离矩阵中的多个所述高比特平面进行重组，得到比特矩阵；
针对每一个分离矩阵，将不同低比特平面中的多个低比特位组合为一个像素值，得到比特序列；
根据所述置乱混沌序列对所述比特矩阵和所述比特序列进行置乱操作，得到置乱图像。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述置乱混沌序列对所述比特矩阵和所述比特序列进行置乱操作，得到置乱图像包括：
根据所述置乱混沌序列对所述比特矩阵进行行列置乱操作，得到置乱矩阵；
根据所述置乱混沌序列对所述比特序列进行顺序置乱操作，得到置乱序列；
对所述置乱矩阵进行元素重组，得到3个长度与所述原始彩色图像像素个数相同的第一权重序列；
对所述置乱序...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，严军荣，翟启轩，
申请(专利权)人：三维通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33