申请/专利权人：安徽理工大学

申请日：2021-12-06

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114301581B

主分类号：H04L9/00

分类号：H04L9/00;H04L9/06;H04L9/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.04.26#实质审查的生效;2022.04.08#公开

摘要：本发明涉及一种基于HMS映射和比特位螺旋变换的彩色图像加密算法。该算法提出基于二维Henon耦合Sine的Henon‑Modulated‑SineHMS映射，并将其应用于图像加密领域，设计一种HMS与比特位螺旋变换Bite‑Spiral相结合的HMS‑BS图像加密算法。首先，将彩色图像的三个通道值转换成二进制矩阵，对矩阵进行分块后进行比特位螺旋操作；然后，利用HMS映射产生的混沌序列对螺旋后的矩阵进行一轮扩散；最后，随机交换R、G、B三平面，对像素值进行正反向非序列二轮扩散。实验结果表明HMS‑BS算法适用于各种类型的图像加密，具有较高的安全性。

主权项：1.一种基于HMS映射和比特位螺旋变换的彩色图像加密方法，其特征在于：将彩色图像的三个通道值转换成二进制矩阵，对矩阵进行分块后进行比特位螺旋置乱操作；再利用Henon-Modulated-Sine，HMS映射产生的混沌序列对螺旋后的矩阵进行一轮扩散，随机交换R、G、B三平面，对像素值进行正反向二轮扩散得到加密后的图像；加密过程如下：SHA-512技术生成混沌初始值和控制参数，具体操作步骤如下：步骤①：对图像进行SHA-512操作，通过SHA-512生成512位的摘要值；步骤②：设摘要值的前256位为k1，后256位为k2，初始密钥k由式1可得： 利用Henon映射和Sine映射产生混沌映射区间更大，随机性更强的HMS映射，并根据密钥值k产生HMS混沌映射的初始值，具体步骤如下：步骤1：通过Henon调整Sine映射的输入，获得HMS映射，如式2： 其中，xk+1、yk+1为随机序列，μ、β、a和b为HMS映射的控制参数；步骤2：对初始密钥k进行式3操作： 其中wj为干扰参数，j的取值为[1,5]，x0和y0为HMS映射的初始值，μ为HMS映射的控制参数；步骤3：根据式4获取五个HMS混沌序列的初始值和控制参数，其中i的取值为[1,5]，sum为明文像素值的总和； 利用HMS产生的混沌随机序列，经过一轮置乱和两轮扩散完成图像加密，具体步骤如下：步骤1:扫描明文图像生成矩阵A；步骤2:将矩阵A进行二进制转换得到二进制矩阵A1，对A1进行分块，分成8x8的矩阵，然后进行位螺旋变换，最后对变换后的矩阵进行重构得到位级置乱后的矩阵A'；步骤3:A'有R、G、B三平面分别为Ar'、A'g、Ab'，交换Ar'、A'g、Ab'三平面的位置，三平面有五种交换方式：Ar'、Ab'、A'g；A'g、Ar'、Ab'；A'g、Ab'、Ar'；Ab'、Ar'、A'g；Ab'、A'g、Ar'，随机选取一种方式进行三平面交换；步骤4:根据式4生成的五个初始值和控制参数中选择三个初始值和控制参数代入HMS映射进行迭代产生与Ar'、A'g、A'b大小相同的矩阵Br、Bg、Bb，利用式5对各个平面进行异或扩散操作，并将通过异或扩散操作得到的各个平面进行整合，获得矩阵C； 步骤5:根据式4生成的五个初始值和控制参数中选择两个初始值和控制参数代入HMS映射进行迭代产生与C大小相同的矩阵D和E，然后利用式6进行正向扩散操作，利用式7进行反向扩散操作，获得扩散后的矩阵M； 。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 安徽理工大学 基于HMS映射和比特位螺旋变换的彩色图像加密方法

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