基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法
【專利摘要】本發明屬于數字圖像加密領域，公開了基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，包括如下步驟，S1：利用Hilbert變換對原始圖像進行置亂處理，即置亂圖像中的每一個像素點的位置；S2：利用三維Liu混沌序列對圖像像素進行異或運算，即置亂圖像的像素值；至此完成加密。本發明密鑰空間大，密鑰敏感度高，抗明文攻擊的能力強，具有較強的安全性以及實用性。
【專利說明】基于Hi Ibert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于數字圖像加密領域,具體涉及一種基于Hilbert變換和混沛Liu算法的彩色圖像加密方法。

【背景技術】
[0002]隨著現代通信技術和網絡技術的發展，尤其是電子商務的興起，對信息加密提出了更高的要求，特別是對圖像、聲音等信息的加密尤為重要。圖像加密技術不僅關系到個人的通信隱私問題，一個企業的商業機密和企業的生存問題，而且也關系到一個國家的安全問題。因此，圖像的安全與保密顯得越來越重要，圖像加密技術成為當前計算機圖像研究的熱點之一。
[0003]現階段，主要的圖像加密方法分為兩類:圖像像素位置置亂和圖像像素值置亂。
[0004]傳統圖像置亂的方法多種多樣，有Arnold變換、Standard映射、Baker變換和魔方變換等。但這些變換要達到每個像素點的置亂往往需要很多輪變換。
[0005]混沌系統具有的良好的偽隨機性、復雜的非線性和對初始狀態及控制參數的敏感性，使之越來越多的應用于圖像加密領域。但是，以往的混沌加密技術大都基于低維混沌系統，算法安全性較低。而且常見的加密算法密鑰空間不足，抗攻擊能力不強。另外，很多算法的適用范圍有限，無法加密高清、彩色、數字圖像。


【發明內容】

[0006]本發明針對上述現有技術存在的問題作出改進，即本發明要解決的技術問題是提供一種基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，這種方法使用Hilbert變換對圖像像素位置進行置亂，然后結合三維混沌Liu序列對圖像像素進行置亂，最后完成對圖像的加密。該加密方法的密鑰空間大，密鑰敏感度高，抗明文攻擊的能力強，具有較強的安全性以及實用性。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案:
[0008]一種基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，包括如下步驟:
[0009]S1:利用Hilbert變換對原始圖像進行置亂處理，即置亂圖像中的每一個像素點的位置；
[0010]S2:利用三維Liu混沌序列對圖像像素進行異或運算，即置亂圖像的像素值；
[0011]至此完成加密。
[0012]步驟SI的具體過程為:
[0013]Sl-1:選取一幅mXn的彩色圖像作為待加密圖像，分別提取其RGB三分量生成3個mXn的像素矩陣R、B、G ;
[0014]S1-2:用Hilbert變換對3個像素矩陣R、B、G進行處理，生成置亂矩陣R1, B1, G1 ；
[0015]S1-3:根據需要重復執行S1-2若干次，獲得置亂矩陣Rn，Bn, Gn,生成置亂圖像，完成圖像像素位置的置亂。
[0016]S2的具體步驟為:
[0017]S2-1:選取三維Liu混沌系統的初值(X。，y0, Z0)作為加密密鑰，生成3個mXn長的混沌序列X，Y，Z ;
[0018]S2-2:獲取置亂圖像的置亂矩陣Rn，Bn, Gn,并將其轉換為一維矩陣Rnl，Bnl, Gnl ；
[0019]S2-3:分別把一維矩陣Rnl，Bnl, Gnl分別與混沌序列X，Y，Z進行逐位異或運算，生成一維置亂矩陣 R’nl，B’ nl，G’nl;
[0020]S2-4:將一維置亂矩陣R’ nl, B’ nl, G’ nl轉換為mXn的二維矩陣R’，B’，G’，生成加密圖像，完成圖像的加密。
[0021]所述混沌系統是一個三維連續自治系統，其數學模型描述如下:

【權利要求】
1.一種基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，其特征在于，包括如下步驟:51:利用Hilbert變換對原始圖像進行置亂處理，即置亂圖像中的每一個像素點的位置； 52:利用三維Liu混沌序列對圖像像素進行異或運算，即置亂圖像的像素值； 至此完成加密。
2.根據權利要求1所述的基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，其特征在于，步驟SI的具體過程為: Sl-1:選取一幅mXn的彩色圖像作為待加密圖像，分別提取其RGB三分量生成3個mXn的像素矩陣R、B、G ; S1-2:用Hilbert變換對3個像素矩陣R、B、G進行處理，生成置亂矩陣R1, B1, G1 ； 51-3:根據需要重復執行S1-2若干次，獲得置亂矩陣Rn，Bn, Gn,生成置亂圖像，完成圖像像素位置的置亂。
3.根據權利要求1所述的一種基于移動趨勢多屬性判決垂直切換方法，其特征在于，S2的具體步驟為: 52-1:選取三維Liu混沌系統的初值(X(l，y0, z0)作為加密密鑰，生成3個mXn長的混沌序列X，Y，Z ; S2-2:獲取置亂圖像的置亂矩陣Rn，Bn, Gn,并將其轉換為一維矩陣Rnl，Bnl, Gnl ； S2-3:分別把一維矩陣Rnl，Bnl, Gnl分別與混沌序列X，Y，Z進行逐位異或運算，生成一維置亂矩陣 R’ nl, B’ nl, G’ nl ； S2-4:將一維置亂矩陣R’ nl, B’ nl, G’ nl轉換為mXn的二維矩陣R’，B’，G’，生成加密圖像，完成圖像的加密。
4.根據權利要求1所述的基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，其特征在于: 所述混沌系統是一個三維連續自治系統，其數學模型描述如下: x=a{y-z)
< j,=Ivc-.....kxz
Z=-CZjThx 其中:a, b, k, c, h為系統參數，當a = 10, b = 40, k = I, c = 2.5, h = 4時,系統處于混沌狀態； 混沌系統的初值(x0, y0, z0)作為加密密鑰，其中X在區間[O, 3]上遍歷，y在區間[O, 3]上遍歷，z在區間[30，40]上遍； 圖像具體像素點的灰度值變換在O到255之間，混沌系統產生的數值在O到40之間，為擴大混沌效果，將所得的每一個數列值擴大114倍然后對256取模。
5.根據權利要求1所述的基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，其特征在于:解密過程為加密過程的逆過程。
6.根據權利要求5所述的基于Hilbert變換和混沌Liu算法的彩色圖像加密方法，其特征在于:解密密鑰與加密密鑰相同。
【文檔編號】G06T1/00GK104182926SQ201410361278
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】辛忠洋, 姚建國 申請人:南京郵電大學