基于置亂與擴散的彩色圖像加密算法

文小爽 朱凱歌

摘要：為使數字圖像能在網絡上進行安全傳輸，結合置亂與擴散提出一個新穎的彩色圖像加密方案。首先，利用混沌系統產生SCAN方法的掃描路徑，并對分塊后的圖像矩陣進行置亂；其次，利用產生的隨機序列對置亂后的矩陣進行一輪擴散操作；然后對得到的擴散圖像矩陣執行一輪二維小波變換，分別得到4個子帶矩陣，用上述產生的混沌序列對子帶進行置亂；最后，進行二維逆小波變換得到密文圖像。實驗結果表明，該加密算法的加密效率與安全性較高。

關鍵詞：置亂；擴散；圖像加密；離散小波變換

DOIDOI：10.11907/rjdk.181184

中圖分類號：TP312

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2018）010-0081-04

英文摘要Abstract：In order to make safe digital image transmit on the network， a novel color image encryption scheme is proposed based on scrambling and diffusion. Firstly， the chaotic system is used to generate the scan path of the SCAN method， then the image matrix is scrambled. Secondly， the generated random sequence is used to perform a diffusion operation on the scrambled matrix. Then a wavelet transformation is performed on the image matrix after diffusion to obtain the four sub-band coefficients， and the chaotic sequences generated above are used to scramble. Finally， we perform the inverse wavelet transform to obtain a cipher-text image. Experimental results show that the encryption algorithm has high security and efficiency.

英文關鍵詞Key Words：scramble；diffusion；image encryption；two dimensional discrete wavelet transform

0 引言

在互聯網迅速發展的今天，網絡上傳輸的數據信息量日益增大，其中數字圖像因其具有直觀形象、內容豐富等特性更加受到人們青睞。受利益驅使，不法分子利用網絡漏洞竊取關于國家、企業、個人的數據信息，直接威脅到人身與財產安全[1]。1949年，Shannon發表題為“保密系統的通信理論”的論文，由此奠定了信息論的理論基礎，誕生了一門新的科學——密碼學。密碼學是一門既古老又年輕的科學，并且具有很強的實踐性。當今世界各國都十分重視信息安全工作，政府撥出專項資金培養技術人員從事本國的信息保密工作。然而，圖像作為一種特殊信息在網絡上傳輸，必然會受到各種攻擊和威脅。因此，圖像加密技術在信息通信安全方面發揮著極其重要的作用[2]。如何構建良好的網絡傳播環境，保證信息特別是數據圖像在互聯網上的安全傳輸，是當前國內外研究者普遍關注的一個重點與難點?！?br>