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申请/专利权人：齐鲁工业大学(山东省科学院)

摘要：本发明公开一种基于改进的希尔伯特置乱的图像加密算法，涉及图像处理技术领域，包括以下步骤：S1：改进希尔伯特扫描矩阵生成方法；S11：先生成常规的希尔伯特遍历矩阵；S12：接着对常规的希尔伯特遍历矩阵分块；S13：再对每个分块进行对称；S2：改进希尔伯特的置乱过程；S3：图像加密算法；S4：图像解密算法。本发明要解决的技术问题是提供一种基于改进的希尔伯特置乱的图像加密算法，用于重新排列图像像素，以提高数据处理效率，减少了图像处理时间。

主权项：1.一种基于改进的希尔伯特置乱的图像加密算法，其特征在于，包括以下步骤：首先设置密钥k1、k2、k3、k4、k5、k6，用于图像加密算法；S1：改进希尔伯特扫描矩阵生成方法；S11：先生成常规的希尔伯特遍历矩阵；S12：接着对常规的希尔伯特遍历矩阵分块；S13：再对每个分块进行对称变换操作；S2：改进希尔伯特的置乱过程；S3：基于密钥k1和k3产生混沌序列cs1，并对其进行排序得到索引s12，利用该索引序列再次对已变换的图像p1进行重排，生成中间加密图像p2；S4：通过密钥k4和k5生成另一个混沌序列cs2，截取cs2中前k6个元素，得到序列cs2d，将此混沌序列映射到[0,255]范围内的整数序列t2，用于后续的数据扩散操作，随后，逐像素地将整数序列t2与加密图像p2中的像素值执行异或运算，同时考虑到相邻像素间的相关性，形成最终加密图像p3；S5：将p3量化为uint8格式，得到加密后的图像pe；所述S11的具体步骤为：S111：首先从图像文件中读取原始图像p0，并将其存储在变量P11中；S112：变量P11复制四次，以构建一个大两倍的图像，从而创建一个新的图像P；S113：接着获取图像P的维度，使用size函数获取图像P的宽度和高度，并将它们存储在变量中；S114：初始化hs0矩阵；S115：使用函数hilbert_scan_sort，将图像P进行希尔伯特扫描排序，并将结果存储在矩阵hs0中；所述S12的具体步骤为：S121：使用ns的值定义每个分块的大小，块的大小为ns×ns；S122：使用外部的for循坏，遍历矩阵hs0的行；S123:使用内部的for循环，遍历矩阵hs0的列；S124:将外部的for循坏与内部的for循环嵌套循环，使得整个图像被划分成了许多大小为nsxns的小块，以便对分块进行不同的对称变换操作；所述S13的具体步骤为：从矩阵hs0中按照行列条件提取一个ns×ns大小的子块，并将其存储在矩阵B0中；在处理特定的块时，根据行的模运算结果，选择不同的对称操作来应用于当前子块，以改变子块的内容，然后将变换后的子块放回矩阵hs1中；基于主对角线的块内对称变换：modi,ns×4的结果等于ns×0+1，则应用mMirror函数，将矩阵B0进行主对角线对称变换操作，并将结果存储在数组hs1中；基于副对角线的块内对称变换：modi,ns×4的结果等于ns×1+1，则应用bMirror函数，将矩阵B0进行副对角线对称变换操作，并将结果存储在数组hs1中；基于水平的块内对称变换：modi,ns×4的结果等于ns×2+1，则应用xMirror函数，将矩阵B0进行横向中心轴对称操作，并将结果存储在数组hs1中；基于垂直的块内对称变换：modi,ns×4的结果等于ns×2+1，则应用xMirror函数，将矩阵B0进行纵向向中心轴对称操作，并将结果存储在数组hs1中；其中，mod（，）是一个综合函数，它通过对i和ns的计算来选择不同的变换操作；所述S2的具体步骤为：S21：创建一个与原始图像p0相同大小的全零uint8类型图像p1；S22：通过一个for循环遍历原始图像p0中的每个像素，循环变量i从1到w×h，即遍历所有像素，并且使用改进希尔伯特扫描矩阵生成方法生成数组hs1；S23：在每次迭代中，通过数组hs1i找到原始图像中的像素位置，然后将该像素值赋给图像p1中的相应位置。

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