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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：随着网络技术的飞速发展，网络信息传输安全问题愈发重要。为解决图像内容的网络传输和存储安全问题，提出了一种基于沙路法则的图像加密方法。本方法采用传统置乱‑扩散框架。其中，置乱阶段将沙路法则的元素连接方式应用于改变图像中的像素位置，建立了主对角线置乱模型和次对角线置乱模型，随机选取任一置乱模型对原始图像进行置乱操作；扩散阶段对置乱图像与混沌矩阵进行加法运算，产生加密图像。实验结果和算法分析表明：该方法可保护图像内容，加密效果良好，安全性强且高效。

主权项：1.基于沙路法则的图像加密方法，其特征在于，加密过程包括如下步骤：步骤1：生成混沌序列：令原始图像I1，其大小为m×n，随机选取Logistic映射的初始值x0与控制参数u1，利用公式1迭代1000+mn次并抛弃前1000个序列值，可得一个长度为mn的混沌序列X＝{xi}，i＝1,2,...,mn；xi+1＝u1-xi×xi，1其中，xi∈0,1，控制参数u∈3.57,4]；步骤2：混沌序列整数化：计算，yi＝modflooryi×1014,256，i＝1,2,...,mn，2其中，mod·为取模运算函数，floor·为向下取整函数，xi∈X；可产生一个长度为mn的整数混沌序列Y＝{yi}；步骤3：建立置乱模型：将沙路法则的元素连接方式应用于改变图像中的像素位置，分别沿主对角线连接方式和次对角线连接方式建立了两个置乱模型：主对角线置乱模型和次对角线置乱模型；主对角线置乱模型是指：按照沙路法则主对角线连接方式改变像素位置的一种模型，具体为：在一个大小为m×n的矩阵中，按照沙路法则的矩阵排列模式，将矩阵的前m-1列元素增补到矩阵右侧，变成一个大小为m×n+m-1的增补矩阵；增补矩阵第一行前n个元素均按照主对角线所在方向依次扫描m个像素点，可得n个长度为m的向量；将这n个向量首尾元素依次相连，排列在一起转化成一个长度为mn的大向量；将此大向量转换成一个大小为m×n的新矩阵，即为置乱图像；次对角线置乱模型是指：按照沙路法则次对角线连接方式改变像素位置的一种模型，具体为：在一个大小为m×n的矩阵中，按照沙路法则的矩阵排列模式，将矩阵的前m-1列元素增补到矩阵右侧，变成一个大小为m×n+m-1的增补矩阵；增补矩阵第一行后n个元素均按照次对角线所在方向依次扫描m个像素点，可得n个长度为m的向量；将这n个向量首尾元素依次相连，排列在一起转化成一个长度为mn的大向量；将此大向量转换成一个大小为m×n的新矩阵，即为置乱图像；步骤4：图像置乱：从建立的两个沙路置乱模型中随机选择一个，实现对I1的置乱，可得置乱图像I2；步骤5：图像扩散：将Y转换成一个大小为m×n的混沌矩阵B，计算，I3＝modB+I2,256,3其中，I3为加密图像。

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