移动平台图像加密方法
移动平台图像加密方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像加密技术领域，设及一种图像加密方法，尤其设及一种移动平台 图像加密方法。
【背景技术】
[0002] 近几年，W智能手机为代表的移动终端发展迅猛。随着其制造成本的不断下降和 功能的不断更新，普及率也不断上升，多数人都拥有智能手机等至少一台移动设备。随着人 们生活节奏的加快，得益于移动设备的便携性等优点，越来越多的人使用智能手机等移动 设备的时间开始多于传统计算机(如台式机、笔机本电脑等）。但是与此不同步的是人们在 移动设备上的安全意识却没有多于传统计算机，传统计算机的信息安全技术经过几十年的 发展已经日趋成熟，但其受限于移动平台的硬件架框和网络环境，因此照搬传统安全保护 技术并不适用。当前，由智能手机等移动设备引发的图像信息安全问题屡见不鲜，保护移动 平台的信息特别是图像信息安全迫在眉睫。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种移动平台图像加密方法，可有效提高图 像信息的安全性。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0005] -种移动平台图像加密方法，首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块;再 利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发散到其他分 块内；最后将所有分块合成加密后的图片;所述图像加密方法具体包括如下步骤：
[0006] 步骤S1、预处理步骤；
[0007] 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变XN/，使得 其中1/、沪为完全平方数，不妨设λ/??^二《，二Μ ;将1/ X沪的像素矩阵按顺序分 成mXn个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组 BA[i]山[X] [y]来表示分块A[i] [ j]中的像素值，其中0 y < m-1，0 y < n-1，0 < X < m-1，0 < y < n-1;为了增加安全性，先将Logistic混浊系统和tent混浊系统分别迭代keyl、key2次； [000引 Logistic系统和tent系统是最常用的混浊系统;Logistic映射源自于对人口统计 的动力学系统，是一个典型非线性混浊方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性W 及非收敛性等良好的混浊性质，其映射定义为：
[0009] Xn+l = a*Xn*( 1-Χη) 0 <Χη< 1 , Π = 0,1,2 , ... (1)
[0010]其中，当系数3.596如含4时，系统进入混浊状态；
[0011] tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，W及 较理想的自相关性;tent映射定义为：
[0012]
(2)
[oou]其中，当〇<b。时，系统处于混浊状态；
[0014] 迭代次数keyl、key2作为加密密钥；其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作 为密钥key4;其中tent系统的初值作为密钥k巧5;参数b作为密钥key6;
[0015] 步骤S2、分块内的处理步骤；
[0016] 利用Logistic混浊系统构造序列T[mXn]，使得0 ^[i]如Xn -1，其中0 y <m Xn-1，并且有T[i]辛T[j]，当i辛j时；对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A
[i][j];具体包括：
[0017] 步骤S21、构造置换数组步骤；
[001引利用tent混浊系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个Tb] (r = 0,1，2， 3，···ηιΧη -1)相加，再对mXn取余，得到新的序列T[mXn];公式表述：
[0019] Τ'[r] = (temp~i~T[;r])mod(mXn) (3)
[0020] 步骤S22、按照序列r[mXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[i]u][x][y]， 首先计算置换位置，设
[00別]ki = T[x Xn+y]/(mXn) ,k2 = T[x Xn+y] % (m+n) (4)
[002^ 贝ijB' [Ai]山[ki]比2] =BA[i]山[x][y]，其中0 含 X 如一1，0 含 ^ n-1;
[0023] 步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值β/A山山[x][y]，利用tent混浊系 统产生一个伪随机数e，再将像素值β/Α[ι]υ] [X] [y]与e异或；即：
[0024] B'a山山[x][y]=B'A山山[x][yMe (5)
[00巧]步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块；
[00%]步骤S3、分块间的处理步骤；
[0027]将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第（i，j)个分块像素值B/A山山[X] [y]]发散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即：
[0028] B"A'w[y][i][j]=B'A山山[x][y] (6)
[0029] 步骤S4、将步骤S3处置之后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后 的图像;
[0030] 步骤S5、解密步骤；
[0031 ] 利用加密时密钥4671、4巧2、4673、4巧4、46巧、4巧6的值，按照加密的逆过程解密， 如果存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。
[0032] 一种移动平台图像加密方法，所述图像加密方法包括：
[0033] 首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处 理每一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成 加密后的图片。
[0034] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S1、预处理步骤；
[0035] 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变XN^，使得 其中Μ/、沪为完全平方数，不妨设二W，λ/另戸=W :将Μ/ XN/的像素矩阵按顺序分 成mXn个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组 BA[i]山[x][y]来表示分块A[i][ j]中的像素值，其中ο y <m-l，0 y < n-l，0 < X < m-1，0 < y < n-1 〇
[0036] 作为本发明的一种优选方案，为了增加安全性，先将Logistic混浊系统和tent混 浊系统分别迭代keyl、k巧2次；
[0037] Logistic系统和tent系统是最常用的混浊系统;Logistic映射源自于对人口统计 的动力学系统，是一个典型非线性混浊方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性W 及非收敛性等良好的混浊性质，其映射定义为：
[003引 Xn+l = a*Xn*(l-Xn) 0 <Xn< 1 , Π = 0,1,2 , ... (1)
[0039] 其中，当系数3.596如含4时，系统进入混浊状态；
[0040] tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，W及 较理想的自相关性;tent映射定义为：
[0041 ]
(2)
[0042] 其中，当0<b。时，系统处于混浊状态；
[0043] 迭代次数keyl、key2作为加密密钥；其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作 为密钥key4;其中tent系统的初值作为密钥k巧5;参数b作为密钥key6。
[0044] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S2、分块内的处理步 骤；
[0045] 利用Logistic混浊系统构造序列T[mXn]，使得0 ^[i]如Xn -1，其中0 y <m Xn-1，并且有T[i]辛T[j]，当i辛j时；对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A [i][j];具体包括：
[0046] 步骤S21、构造置换数组步骤；
[0047] 利用tent混浊系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个T[r] (r = 0，1，2， 3，···ηιΧη -1)相加，再对mXn取余，得到新的序列T[mXn];公式表述：
[004引 Τ'[r] = (temp~i~T[;r])mod(mXn) (3)
[0049] 步骤S22、按照序列r[mXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[i]u][x][y]， 首先计算置换位置，设
[0050] ki = T[x Xn+y]/(mXn) ,k2 = T[x Xn+y] % (m+n) (4)
[0051 ]贝ijB' [Ai]山[ki]比2] =BA[i]山[x][y]，其中0 < X < m-1，0 < y 如一1;
[0052]步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值β/A山山[x][y]，利用tent混浊系 统产生一个伪随机数e，再将像素值β/Α[ι]υ] [X] [y]与e异或；即：
[005；3] B'a山山[x][y]=B'A山山[x][yMe (5)
[0化4] 步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块。
[0055] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S3、分块间的处理步 骤；
[0056] 将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第（i，j)个分块像素值B/A山山[X] [y]]发散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即：
[0057] B"A'[x][y][i][j]=B'A山山[x][y] (6)。
[0058] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S4、将步骤S3处置之 后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后的图像1/。
[0059] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S5、解密步骤；
[0060] 利用加密时密钥keyl、k巧2、key3、k巧4、k巧5、k巧6的值，按照加密的逆过程解密， 如果存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。
[0061] 本发明的有益效果在于:本发明提出的移动平台图像加密方法，结合灰度变换和 图像置乱，可有效提高图像信息的安全性。
【附图说明】
[0062] 图1为本发明移动平台图像加密方法的流程图。
【具体实施方式】
[0063 ]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0064] 实施例一
[0065] 请参阅图1，本发明掲示了一种移动平台图像加密方法，首先将待加密图像矩阵I 分成若干个小的矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块;然后把每个分 块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成加密后的图片，加密流程如图1所 示。本算法在保证加密效果的同时，减少了图像置乱处理所需要的计算量，使之适合在移动 平台上加密图像。
[0066] 【步骤S1】加密方法，包括：
[0067] (1)预处理步骤；
[0068] 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充（用0填充)像素矩阵使其大小变 X沪，使得其中1/、沪为完全平方数，不妨设·/^ = W= ?。将M/ X沪的像素矩阵 按顺序分成mXn个大小为mXn的分块。为了方便起见，用二维数组A[i][j]来表示第（i，j) 个分块。用二维数组Ba山u][x]W来表示分块A山山中的像素值(其中< n-1，0 < X < m-1，0 < y < n-1)。为了增加安全性，先将Logistic混浊系统和tent混浊系统分 别迭代key 1、key 2次。
[0069] Logistic系统和tent系统是最常用的混浊系统。Logistic映射源自于对人口统计 的动力学系统，是一个典型非线性混浊方程。它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性W 及非收敛性等良好的混浊性质，其映射定义为（当系数3.596 ^3^4时，系统进入混浊状 态)：
[0070] Xn+l = a*Xn*( 1-Χη) 0 <Χη< 1 , Π = 0,1,2 , ... (1)
[0071] tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，W及 较理想的自相关性。tent映射定义为(其中当0<b < 2时，系统处于混浊状态）：
[0072]
(2)
[0073] 迭代次数keyl、key2作为加密密钥。其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作 为密钥key4。其中tent系统的初值作为密钥k巧5。参数b作为密钥key6。
[0074] (2)分块内的处理
[0075] 利用Logistic混浊系统构造序列T[mXn]，使得0^[i]如Xn-1，其中<m Xn-1，并且有T[i]辛T[j]，当i辛j时。对每个分块内像素值的处理方法如下，W分块A[i] [j]为例。
[0076] a)构造置换数组
[0077] 利用tent混浊系统产生一个随机数temp。将temp分别与每一个Tb] (r = 0,1，2， 3，···ηιΧη -1)相力日，再对mXn取余，得到新的序列T[mXn]。公式表述：
[007引 Τ'[r] = (temp巧[r])mod(mXn) (3)
[0079] b)按照序列r[mXn]的顺序，置换分块内的像素值。如对于Ba[i]山[x][y]，首先计 算置换位置，设
[0080] ki = T[x Xn+y]/(mXn) ,k2 = T[xXn+y] % (m+n) (4)
[0081 ]贝ijB' [Ai]山[ki]比2] =BA[i]山[x][y]，其中0 < X < m-1，0 < y 如一1。
[0082] c)异或操作。对于分块内的每一个像素值β/A山山[x][y]，利用tent混浊系统产生 一个伪随机数e，再将像素值B/ A山山[X] [y]与e异或。即：
[0083] B'a山山[x][y]=B'A山山[x][y]Ae (5)
[0084] d)按照a)-c)步骤，依次处理每一个分块。
[00化](3)分块间的处理
[0086]将每个分块内的像素值发散到其他分块内。将第（i，j)个分块像素值B/A山山[X] [y]]发散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置。即：
[0087] B"A'[x][y][i][j]=B'A[i]山[x][y] (6)
[0088] (4)将步骤(3)处置之后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后的图 像I'。
[0089] 【步骤S2】解密算法描述
[0090] 利用加密时密钥keyl、k巧2、key3、k巧4、k巧5、k巧6的值，按照加密的逆过程解密， 然后去掉添加的多余数据(如果存在），即可得到解密后的图像。
[0091] 综上所述，本发明提出的移动平台图像加密方法，结合灰度变换和图像置乱，可有 效提高图像信息的安全性。
[0092] 运里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。运里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可其它形式、结构、布置、比例，W及用其它组件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可W对运里所披露的实施例进 行其它变形和改变。
【主权项】
1. 一种移动平台图像加密方法，其特征在于，首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的 矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发 散到其他分块内；最后将所有分块合成加密后的图片;所述图像加密方法具体包括如下步 骤： 步骤S1、预处理步骤； 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变，Xf，使得其中 M'、Y为完全平方数，不妨设将，XY的像素矩阵按顺序分成m X η个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组BA[1]W[x] [y]来表示分块A[i][ j]中的像素值，其中O < i <m-l，0 < j <n-l，0 < X ，0 < y < n-1;为 了增加安全性，先将Logistic混纯系统和tent混纯系统分别迭代key I、key2次； Logistic系统和tent系统是最常用的混沌系统;Logistic映射源自于对人口统计的动 力学系统，是一个典型非线性混沌方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性以及非 收敛性等良好的混沌性质，其映射定义为： Xn+l = a*Xn* (I-Xn) 0 <xn< 1，η = 0，1，2，…(1) 其中，当系数3.596 < a < 4时，系统进入混沌状态； tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，以及较理 想的自相关性;tent映射定义为：其中，当0<b < 2时，系统处于混沌状态； 迭代次数keyl、key2作为加密密钥;其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作为密 钥key4;其中tent系统的初值作为密钥key5;参数b作为密钥key6; 步骤S2、分块内的处理步骤； 利用Logistic混纯系统构造序列T[mXn]，使得0 <T[i]<mXn - 1，其中OgigmXn - 1，并且有T[i]矣T[j]，当i矣j时;对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A[i][j]; 具体包括： 步骤S21、构造置换数组步骤； 利用tent混纯系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个T[r] (r = 0，l，2,3^"m Xη -1)相加，再对mXη取余，得到新的序列T[mXη];公式表述： T7 [r] = (temp+T[r])mod(mXn) (3) 步骤S22、按照序列TlmXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[1]W[X][y]，首先 计算置换位置，设 ki = T[xXn+y]/(mXn) ,k2 = T[xXn+y] % (m+n) (4) 贝1JB' [Ai][j][ki][k2]=BA[i][j][x][y]，其中0 <x<m-l，0<y<n-I; 步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值利用tent混沌系统产 生一个伪随机数e，再将像素值B%[i]u][x][y]与e异或；即： A[i]u][x][y]Ae (5) 步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块； 步骤S3、分块间的处理步骤； 将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第(i，j)个分块像素值B'AWuKxHy]]发 散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即： B77A7 [x][y][i][ J-I=B7 A[i][j][x][y] (6) 步骤S4、将步骤S3处置之后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后的图 像I、 步骤S5、解密步骤； 利用加密时密钥1^}^1、1^72、1^73、1^74、1^75、1^76的值，按照加密的逆过程解密，如果 存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。2. -种移动平台图像加密方法，其特征在于，所述图像加密方法包括： 首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处理每 一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成加密 后的图片。3. 根据权利要求2所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤Sl、预处理步骤； 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变，Xf，使得其中 M'、Y为完全平方数，不妨设将，XM的像素矩阵按顺序分成m X η 个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组BAmuJx] [y]来表示分块A[i][ j]中的像素值，其中O < i <m-l，0 < j < n-1，0 < X <m-l，0 < y < n-1。4. 根据权利要求3所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 为了增加安全性，先将Logistic混纯系统和tent混纯系统分别迭代key l、key2次； Logistic系统和tent系统是最常用的混沌系统;Logistic映射源自于对人口统计的动 力学系统，是一个典型非线性混沌方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性以及非 收敛性等良好的混沌性质，其映射定义为： Xn+l = a*Xn* (I-Xn) 0 <xn< 1，η = 0，1，2，… (1) 其中，当系数3.596 < a < 4时，系统进入混沌状态； tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，以及较理 想的自相关性;tent映射定义为：其中，当0<b < 2时，系统处于混沌状态； 迭代次数keyl、key2作为加密密钥;其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作为密 钥key4;其中tent系统的初值作为密钥key5;参数b作为密钥key6。5. 根据权利要求3所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S2、分块内的处理步骤； 利用Logistic混纯系统构造序列T[mXn]，使得0 <T[i]<mXn - 1，其中OgigmXn - 1，并且有T[i]矣T[j]，当i矣j时;对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A[i][j]; 具体包括： 步骤S21、构造置换数组步骤； 利用tent混纯系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个T[r] (r = 0，l，2,3^"m Xη -1)相加，再对mXη取余，得到新的序列T[mXη];公式表述： T7 [r] = (temp+T[r])mod(mXn) (3) 步骤S22、按照序列TlmXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[1]W[X][y]，首先 计算置换位置，设 ki = T[xXn+y]/(mXn) ,k2 = T[xXn+y] % (m+n) (4) 贝1JB' [Ai][j][ki][k2]=BA[i][j][x][y]，其中O <x<m-l，0<y<n-I; 步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值利用tent混沌系统产 生一个伪随机数e，再将像素值B%[i]u][x][y]与e异或；即： A[i]u][x][y]Ae (5) 步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块。6. 根据权利要求5所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S3、分块间的处理步骤； 将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第(i，j)个分块像素值B'AWuKxHy]]发 散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即： B77A7 [x][y][i][ J-I=B7 A[i][j][x][y] (6)。7. 根据权利要求6所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S4、将步骤S3处置之后的分块按列序优先从小到大的 顺序排列，得到加密后的图像疒。8. 根据权利要求7所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S5、解密步骤； 利用加密时密钥1^}^1、1^72、1^73、1^74、1^75、1^76的值，按照加密的逆过程解密，如果 存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。
【专利摘要】本发明揭示了一种移动平台图像加密方法，所述图像加密方法包括：首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块；再利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块；然后把每个分块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成加密后的图片。本发明提出的移动平台图像加密方法，结合灰度变换和图像置乱，可有效提高图像信息的安全性。
【IPC分类】G06F21/60
【公开号】CN105488426
【申请号】CN201510864446
【发明人】李保印
【申请人】西安闻泰电子科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月30日
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像加密技术领域，设及一种图像加密方法，尤其设及一种移动平台 图像加密方法。
【背景技术】
[0002] 近几年，W智能手机为代表的移动终端发展迅猛。随着其制造成本的不断下降和 功能的不断更新，普及率也不断上升，多数人都拥有智能手机等至少一台移动设备。随着人 们生活节奏的加快，得益于移动设备的便携性等优点，越来越多的人使用智能手机等移动 设备的时间开始多于传统计算机(如台式机、笔机本电脑等）。但是与此不同步的是人们在 移动设备上的安全意识却没有多于传统计算机，传统计算机的信息安全技术经过几十年的 发展已经日趋成熟，但其受限于移动平台的硬件架框和网络环境，因此照搬传统安全保护 技术并不适用。当前，由智能手机等移动设备引发的图像信息安全问题屡见不鲜，保护移动 平台的信息特别是图像信息安全迫在眉睫。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种移动平台图像加密方法，可有效提高图 像信息的安全性。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0005] -种移动平台图像加密方法，首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块;再 利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发散到其他分 块内；最后将所有分块合成加密后的图片;所述图像加密方法具体包括如下步骤：
[0006] 步骤S1、预处理步骤；
[0007] 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变XN/，使得 其中1/、沪为完全平方数，不妨设λ/??^二《，二Μ ;将1/ X沪的像素矩阵按顺序分 成mXn个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组 BA[i]山[X] [y]来表示分块A[i] [ j]中的像素值，其中0 y < m-1，0 y < n-1，0 < X < m-1，0 < y < n-1;为了增加安全性，先将Logistic混浊系统和tent混浊系统分别迭代keyl、key2次； [000引 Logistic系统和tent系统是最常用的混浊系统;Logistic映射源自于对人口统计 的动力学系统，是一个典型非线性混浊方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性W 及非收敛性等良好的混浊性质，其映射定义为：
[0009] Xn+l = a*Xn*( 1-Χη) 0 <Χη< 1 , Π = 0,1,2 , ... (1)
[0010]其中，当系数3.596如含4时，系统进入混浊状态；
[0011] tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，W及 较理想的自相关性;tent映射定义为：
[0012]
(2)
[oou]其中，当〇<b。时，系统处于混浊状态；
[0014] 迭代次数keyl、key2作为加密密钥；其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作 为密钥key4;其中tent系统的初值作为密钥k巧5;参数b作为密钥key6;
[0015] 步骤S2、分块内的处理步骤；
[0016] 利用Logistic混浊系统构造序列T[mXn]，使得0 ^[i]如Xn -1，其中0 y <m Xn-1，并且有T[i]辛T[j]，当i辛j时；对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A
[i][j];具体包括：
[0017] 步骤S21、构造置换数组步骤；
[001引利用tent混浊系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个Tb] (r = 0,1，2， 3，···ηιΧη -1)相加，再对mXn取余，得到新的序列T[mXn];公式表述：
[0019] Τ'[r] = (temp~i~T[;r])mod(mXn) (3)
[0020] 步骤S22、按照序列r[mXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[i]u][x][y]， 首先计算置换位置，设
[00別]ki = T[x Xn+y]/(mXn) ,k2 = T[x Xn+y] % (m+n) (4)
[002^ 贝ijB' [Ai]山[ki]比2] =BA[i]山[x][y]，其中0 含 X 如一1，0 含 ^ n-1;
[0023] 步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值β/A山山[x][y]，利用tent混浊系 统产生一个伪随机数e，再将像素值β/Α[ι]υ] [X] [y]与e异或；即：
[0024] B'a山山[x][y]=B'A山山[x][yMe (5)
[00巧]步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块；
[00%]步骤S3、分块间的处理步骤；
[0027]将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第（i，j)个分块像素值B/A山山[X] [y]]发散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即：
[0028] B"A'w[y][i][j]=B'A山山[x][y] (6)
[0029] 步骤S4、将步骤S3处置之后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后 的图像;
[0030] 步骤S5、解密步骤；
[0031 ] 利用加密时密钥4671、4巧2、4673、4巧4、46巧、4巧6的值，按照加密的逆过程解密， 如果存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。
[0032] 一种移动平台图像加密方法，所述图像加密方法包括：
[0033] 首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处 理每一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成 加密后的图片。
[0034] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S1、预处理步骤；
[0035] 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变XN^，使得 其中Μ/、沪为完全平方数，不妨设二W，λ/另戸=W :将Μ/ XN/的像素矩阵按顺序分 成mXn个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组 BA[i]山[x][y]来表示分块A[i][ j]中的像素值，其中ο y <m-l，0 y < n-l，0 < X < m-1，0 < y < n-1 〇
[0036] 作为本发明的一种优选方案，为了增加安全性，先将Logistic混浊系统和tent混 浊系统分别迭代keyl、k巧2次；
[0037] Logistic系统和tent系统是最常用的混浊系统;Logistic映射源自于对人口统计 的动力学系统，是一个典型非线性混浊方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性W 及非收敛性等良好的混浊性质，其映射定义为：
[003引 Xn+l = a*Xn*(l-Xn) 0 <Xn< 1 , Π = 0,1,2 , ... (1)
[0039] 其中，当系数3.596如含4时，系统进入混浊状态；
[0040] tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，W及 较理想的自相关性;tent映射定义为：
[0041 ]
(2)
[0042] 其中，当0<b。时，系统处于混浊状态；
[0043] 迭代次数keyl、key2作为加密密钥；其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作 为密钥key4;其中tent系统的初值作为密钥k巧5;参数b作为密钥key6。
[0044] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S2、分块内的处理步 骤；
[0045] 利用Logistic混浊系统构造序列T[mXn]，使得0 ^[i]如Xn -1，其中0 y <m Xn-1，并且有T[i]辛T[j]，当i辛j时；对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A [i][j];具体包括：
[0046] 步骤S21、构造置换数组步骤；
[0047] 利用tent混浊系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个T[r] (r = 0，1，2， 3，···ηιΧη -1)相加，再对mXn取余，得到新的序列T[mXn];公式表述：
[004引 Τ'[r] = (temp~i~T[;r])mod(mXn) (3)
[0049] 步骤S22、按照序列r[mXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[i]u][x][y]， 首先计算置换位置，设
[0050] ki = T[x Xn+y]/(mXn) ,k2 = T[x Xn+y] % (m+n) (4)
[0051 ]贝ijB' [Ai]山[ki]比2] =BA[i]山[x][y]，其中0 < X < m-1，0 < y 如一1;
[0052]步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值β/A山山[x][y]，利用tent混浊系 统产生一个伪随机数e，再将像素值β/Α[ι]υ] [X] [y]与e异或；即：
[005；3] B'a山山[x][y]=B'A山山[x][yMe (5)
[0化4] 步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块。
[0055] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S3、分块间的处理步 骤；
[0056] 将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第（i，j)个分块像素值B/A山山[X] [y]]发散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即：
[0057] B"A'[x][y][i][j]=B'A山山[x][y] (6)。
[0058] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S4、将步骤S3处置之 后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后的图像1/。
[0059] 作为本发明的一种优选方案，所述图像加密方法还包括:步骤S5、解密步骤；
[0060] 利用加密时密钥keyl、k巧2、key3、k巧4、k巧5、k巧6的值，按照加密的逆过程解密， 如果存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。
[0061] 本发明的有益效果在于:本发明提出的移动平台图像加密方法，结合灰度变换和 图像置乱，可有效提高图像信息的安全性。
【附图说明】
[0062] 图1为本发明移动平台图像加密方法的流程图。
【具体实施方式】
[0063 ]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0064] 实施例一
[0065] 请参阅图1，本发明掲示了一种移动平台图像加密方法，首先将待加密图像矩阵I 分成若干个小的矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块;然后把每个分 块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成加密后的图片，加密流程如图1所 示。本算法在保证加密效果的同时，减少了图像置乱处理所需要的计算量，使之适合在移动 平台上加密图像。
[0066] 【步骤S1】加密方法，包括：
[0067] (1)预处理步骤；
[0068] 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充（用0填充)像素矩阵使其大小变 X沪，使得其中1/、沪为完全平方数，不妨设·/^ = W= ?。将M/ X沪的像素矩阵 按顺序分成mXn个大小为mXn的分块。为了方便起见，用二维数组A[i][j]来表示第（i，j) 个分块。用二维数组Ba山u][x]W来表示分块A山山中的像素值(其中< n-1，0 < X < m-1，0 < y < n-1)。为了增加安全性，先将Logistic混浊系统和tent混浊系统分 别迭代key 1、key 2次。
[0069] Logistic系统和tent系统是最常用的混浊系统。Logistic映射源自于对人口统计 的动力学系统，是一个典型非线性混浊方程。它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性W 及非收敛性等良好的混浊性质，其映射定义为（当系数3.596 ^3^4时，系统进入混浊状 态)：
[0070] Xn+l = a*Xn*( 1-Χη) 0 <Χη< 1 , Π = 0,1,2 , ... (1)
[0071] tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，W及 较理想的自相关性。tent映射定义为(其中当0<b < 2时，系统处于混浊状态）：
[0072]
(2)
[0073] 迭代次数keyl、key2作为加密密钥。其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作 为密钥key4。其中tent系统的初值作为密钥k巧5。参数b作为密钥key6。
[0074] (2)分块内的处理
[0075] 利用Logistic混浊系统构造序列T[mXn]，使得0^[i]如Xn-1，其中<m Xn-1，并且有T[i]辛T[j]，当i辛j时。对每个分块内像素值的处理方法如下，W分块A[i] [j]为例。
[0076] a)构造置换数组
[0077] 利用tent混浊系统产生一个随机数temp。将temp分别与每一个Tb] (r = 0,1，2， 3，···ηιΧη -1)相力日，再对mXn取余，得到新的序列T[mXn]。公式表述：
[007引 Τ'[r] = (temp巧[r])mod(mXn) (3)
[0079] b)按照序列r[mXn]的顺序，置换分块内的像素值。如对于Ba[i]山[x][y]，首先计 算置换位置，设
[0080] ki = T[x Xn+y]/(mXn) ,k2 = T[xXn+y] % (m+n) (4)
[0081 ]贝ijB' [Ai]山[ki]比2] =BA[i]山[x][y]，其中0 < X < m-1，0 < y 如一1。
[0082] c)异或操作。对于分块内的每一个像素值β/A山山[x][y]，利用tent混浊系统产生 一个伪随机数e，再将像素值B/ A山山[X] [y]与e异或。即：
[0083] B'a山山[x][y]=B'A山山[x][y]Ae (5)
[0084] d)按照a)-c)步骤，依次处理每一个分块。
[00化](3)分块间的处理
[0086]将每个分块内的像素值发散到其他分块内。将第（i，j)个分块像素值B/A山山[X] [y]]发散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置。即：
[0087] B"A'[x][y][i][j]=B'A[i]山[x][y] (6)
[0088] (4)将步骤(3)处置之后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后的图 像I'。
[0089] 【步骤S2】解密算法描述
[0090] 利用加密时密钥keyl、k巧2、key3、k巧4、k巧5、k巧6的值，按照加密的逆过程解密， 然后去掉添加的多余数据(如果存在），即可得到解密后的图像。
[0091] 综上所述，本发明提出的移动平台图像加密方法，结合灰度变换和图像置乱，可有 效提高图像信息的安全性。
[0092] 运里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。运里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可其它形式、结构、布置、比例，W及用其它组件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可W对运里所披露的实施例进 行其它变形和改变。
【主权项】
1. 一种移动平台图像加密方法，其特征在于，首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的 矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发 散到其他分块内；最后将所有分块合成加密后的图片;所述图像加密方法具体包括如下步 骤： 步骤S1、预处理步骤； 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变，Xf，使得其中 M'、Y为完全平方数，不妨设将，XY的像素矩阵按顺序分成m X η个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组BA[1]W[x] [y]来表示分块A[i][ j]中的像素值，其中O < i <m-l，0 < j <n-l，0 < X ，0 < y < n-1;为 了增加安全性，先将Logistic混纯系统和tent混纯系统分别迭代key I、key2次； Logistic系统和tent系统是最常用的混沌系统;Logistic映射源自于对人口统计的动 力学系统，是一个典型非线性混沌方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性以及非 收敛性等良好的混沌性质，其映射定义为： Xn+l = a*Xn* (I-Xn) 0 <xn< 1，η = 0，1，2，…(1) 其中，当系数3.596 < a < 4时，系统进入混沌状态； tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，以及较理 想的自相关性;tent映射定义为：其中，当0<b < 2时，系统处于混沌状态； 迭代次数keyl、key2作为加密密钥;其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作为密 钥key4;其中tent系统的初值作为密钥key5;参数b作为密钥key6; 步骤S2、分块内的处理步骤； 利用Logistic混纯系统构造序列T[mXn]，使得0 <T[i]<mXn - 1，其中OgigmXn - 1，并且有T[i]矣T[j]，当i矣j时;对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A[i][j]; 具体包括： 步骤S21、构造置换数组步骤； 利用tent混纯系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个T[r] (r = 0，l，2,3^"m Xη -1)相加，再对mXη取余，得到新的序列T[mXη];公式表述： T7 [r] = (temp+T[r])mod(mXn) (3) 步骤S22、按照序列TlmXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[1]W[X][y]，首先 计算置换位置，设 ki = T[xXn+y]/(mXn) ,k2 = T[xXn+y] % (m+n) (4) 贝1JB' [Ai][j][ki][k2]=BA[i][j][x][y]，其中0 <x<m-l，0<y<n-I; 步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值利用tent混沌系统产 生一个伪随机数e，再将像素值B%[i]u][x][y]与e异或；即： A[i]u][x][y]Ae (5) 步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块； 步骤S3、分块间的处理步骤； 将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第(i，j)个分块像素值B'AWuKxHy]]发 散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即： B77A7 [x][y][i][ J-I=B7 A[i][j][x][y] (6) 步骤S4、将步骤S3处置之后的分块按列序优先从小到大的顺序排列，得到加密后的图 像I、 步骤S5、解密步骤； 利用加密时密钥1^}^1、1^72、1^73、1^74、1^75、1^76的值，按照加密的逆过程解密，如果 存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。2. -种移动平台图像加密方法，其特征在于，所述图像加密方法包括： 首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块;再利用图像置乱与灰度变换处理每 一个小的分块;然后把每个分块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成加密 后的图片。3. 根据权利要求2所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤Sl、预处理步骤； 对于原始图片I，其像素矩阵大小为MXN，扩充像素矩阵使其大小变，Xf，使得其中 M'、Y为完全平方数，不妨设将，XM的像素矩阵按顺序分成m X η 个大小为mXn的分块；用二维数组A[i][j]来表示第（i，j)个分块；用二维数组BAmuJx] [y]来表示分块A[i][ j]中的像素值，其中O < i <m-l，0 < j < n-1，0 < X <m-l，0 < y < n-1。4. 根据权利要求3所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 为了增加安全性，先将Logistic混纯系统和tent混纯系统分别迭代key l、key2次； Logistic系统和tent系统是最常用的混沌系统;Logistic映射源自于对人口统计的动 力学系统，是一个典型非线性混沌方程;它具有遍历性、非周期性、长期不可预测性以及非 收敛性等良好的混沌性质，其映射定义为： Xn+l = a*Xn* (I-Xn) 0 <xn< 1，η = 0，1，2，… (1) 其中，当系数3.596 < a < 4时，系统进入混沌状态； tent系统是一种分段线性的一维映射，具有均匀的概率密度与功率谱密度，以及较理 想的自相关性;tent映射定义为：其中，当0<b < 2时，系统处于混沌状态； 迭代次数keyl、key2作为加密密钥;其中Logistic的初值作为密钥key3,参数a作为密 钥key4;其中tent系统的初值作为密钥key5;参数b作为密钥key6。5. 根据权利要求3所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S2、分块内的处理步骤； 利用Logistic混纯系统构造序列T[mXn]，使得0 <T[i]<mXn - 1，其中OgigmXn - 1，并且有T[i]矣T[j]，当i矣j时;对每个分块内像素值的处理方法如下，对于分块A[i][j]; 具体包括： 步骤S21、构造置换数组步骤； 利用tent混纯系统产生一个随机数temp;将temp分别与每一个T[r] (r = 0，l，2,3^"m Xη -1)相加，再对mXη取余，得到新的序列T[mXη];公式表述： T7 [r] = (temp+T[r])mod(mXn) (3) 步骤S22、按照序列TlmXn]的顺序，置换分块内的像素值;如对于BA[1]W[X][y]，首先 计算置换位置，设 ki = T[xXn+y]/(mXn) ,k2 = T[xXn+y] % (m+n) (4) 贝1JB' [Ai][j][ki][k2]=BA[i][j][x][y]，其中O <x<m-l，0<y<n-I; 步骤S23、异或操作;对于分块内的每一个像素值利用tent混沌系统产 生一个伪随机数e，再将像素值B%[i]u][x][y]与e异或；即： A[i]u][x][y]Ae (5) 步骤S24、按照步骤S21至步骤S23,依次处理每一个分块。6. 根据权利要求5所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S3、分块间的处理步骤； 将每个分块内的像素值发散到其他分块内；将第(i，j)个分块像素值B'AWuKxHy]]发 散到第(i，j)个分块中的（i，j)位置;即： B77A7 [x][y][i][ J-I=B7 A[i][j][x][y] (6)。7. 根据权利要求6所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S4、将步骤S3处置之后的分块按列序优先从小到大的 顺序排列，得到加密后的图像疒。8. 根据权利要求7所述的移动平台图像加密方法，其特征在于： 所述图像加密方法还包括:步骤S5、解密步骤； 利用加密时密钥1^}^1、1^72、1^73、1^74、1^75、1^76的值，按照加密的逆过程解密，如果 存在多余数据，去掉添加的多余数据，即可得到解密后的图像。
【专利摘要】本发明揭示了一种移动平台图像加密方法，所述图像加密方法包括：首先将待加密图像矩阵I分成若干个小的矩阵块；再利用图像置乱与灰度变换处理每一个小的分块；然后把每个分块内的像素值发散到其他分块内；最后将所有分块合成加密后的图片。本发明提出的移动平台图像加密方法，结合灰度变换和图像置乱，可有效提高图像信息的安全性。
【IPC分类】G06F21/60
【公开号】CN105488426
【申请号】CN201510864446
【发明人】李保印
【申请人】西安闻泰电子科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月30日
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