【圖像加密】基于行列置換和混沌加密圖像加解密及配準(zhǔn)附Matlab代碼
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圖像加密是一種保護(hù)圖像信息安全的重要技術(shù)。在現(xiàn)代信息社會(huì)中，圖像作為一種重要的媒介，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)影像、網(wǎng)絡(luò)傳輸、軍事偵察等。因此，對(duì)圖像進(jìn)行加密保護(hù)是非常必要的。本文將介紹一種基于行列置換和混沌加密的圖像加解密及配準(zhǔn)算法步驟。
首先，我們來(lái)了解一下行列置換加密算法。行列置換加密算法是一種經(jīng)典的圖像加密算法，其基本原理是通過(guò)對(duì)圖像的像素進(jìn)行行列位置上的置換來(lái)實(shí)現(xiàn)加密。具體步驟如下：
將待加密的圖像分成若干個(gè)小塊，每個(gè)小塊由相同數(shù)量的像素組成。
對(duì)每個(gè)小塊進(jìn)行行列置換，即將小塊中的像素按照一定的規(guī)則進(jìn)行位置上的交換。
將置換后的小塊重新組合成加密后的圖像。
行列置換加密算法可以有效地隱藏圖像的內(nèi)容，但是對(duì)于一些高級(jí)的攻擊方法，其安全性可能較低。因此，為了增加加密的強(qiáng)度，我們可以引入混沌加密算法。
混沌加密算法是一種基于混沌理論的加密算法，其基本原理是利用混沌系統(tǒng)的不可預(yù)測(cè)性來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行加密。具體步驟如下：
選擇一個(gè)合適的混沌系統(tǒng)，如Logistic映射、Henon映射等。
根據(jù)混沌系統(tǒng)的參數(shù)，生成一串隨機(jī)數(shù)序列。
將生成的隨機(jī)數(shù)序列與待加密的圖像進(jìn)行異或運(yùn)算。
將異或運(yùn)算后的圖像作為加密后的圖像。
混沌加密算法具有較高的安全性，但是由于混沌系統(tǒng)的參數(shù)選擇和初始值的敏感性，算法的實(shí)現(xiàn)可能較為復(fù)雜。因此，為了進(jìn)一步提高加密的強(qiáng)度和安全性，我們可以將行列置換和混沌加密算法結(jié)合起來(lái)。
基于行列置換和混沌加密的圖像加解密及配準(zhǔn)算法步驟如下：
將待加密的圖像分成若干個(gè)小塊，每個(gè)小塊由相同數(shù)量的像素組成。
對(duì)每個(gè)小塊進(jìn)行行列置換，即將小塊中的像素按照一定的規(guī)則進(jìn)行位置上的交換。
選擇一個(gè)合適的混沌系統(tǒng)，根據(jù)混沌系統(tǒng)的參數(shù)生成一串隨機(jī)數(shù)序列。
將生成的隨機(jī)數(shù)序列與置換后的小塊進(jìn)行異或運(yùn)算。
將異或運(yùn)算后的小塊重新組合成加密后的圖像。
對(duì)加密后的圖像進(jìn)行解密時(shí)，按照相反的步驟進(jìn)行操作，即先將加密后的圖像進(jìn)行行列置換，然后根據(jù)混沌系統(tǒng)的參數(shù)生成相同的隨機(jī)數(shù)序列，再將生成的隨機(jī)數(shù)序列與置換后的小塊進(jìn)行異或運(yùn)算，最后將異或運(yùn)算后的小塊重新組合成解密后的圖像。
配準(zhǔn)是指將加密后的圖像與原始圖像進(jìn)行對(duì)齊，使其在空間上達(dá)到最佳匹配。配準(zhǔn)的步驟可以根據(jù)具體的需求選擇不同的算法，如基于特征點(diǎn)的配準(zhǔn)算法、基于互信息的配準(zhǔn)算法等。
通過(guò)將行列置換和混沌加密算法結(jié)合起來(lái)，可以有效地提高圖像加密的強(qiáng)度和安全性。同時(shí)，配準(zhǔn)算法的應(yīng)用可以使加密后的圖像在解密后更好地保持原始圖像的空間結(jié)構(gòu)和特征。因此，基于行列置換和混沌加密的圖像加解密及配準(zhǔn)算法在保護(hù)圖像信息安全方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
總而言之，圖像加密是一項(xiàng)重要的技術(shù)，可以有效地保護(hù)圖像信息的安全?；谛辛兄脫Q和混沌加密的圖像加解密及配準(zhǔn)算法可以提高加密的強(qiáng)度和安全性，并保持圖像的空間結(jié)構(gòu)和特征。希望本文對(duì)讀者對(duì)圖像加密算法的理解和應(yīng)用有所幫助。
?? 部分代碼
function varargout = set_rgb_value(varargin)gui_Singleton = 1;gui_State = struct('gui_Name', ? ? ? mfilename, ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'gui_Singleton', ?gui_Singleton, ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'gui_OpeningFcn', @set_rgb_value_OpeningFcn, ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'gui_OutputFcn', ?@set_rgb_value_OutputFcn, ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'gui_LayoutFcn', ?[] , ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'gui_Callback', ? []);if nargin && ischar(varargin{1}) ? ?gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});endif nargout ? ?[varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});else ? ?gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});endfunction set_rgb_value_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)% rgb_pre 代表初始傳入數(shù)據(jù)；rgb 代表經(jīng)修改之后的數(shù)據(jù)global rgb_pre rgbrgb_pre = varargin{1};set(handles.slider1,'Value',rgb_pre(1))set(handles.edit1,'string',rgb_pre(1))rgb = varargin{1};handles.output = rgb_pre;% Update handles structureguidata(hObject, handles);% UIWAIT makes set_rgb_value wait for user response (see UIRESUME)uiwait(handles.figure1);% --- Outputs from this function are returned to the command line.function varargout = set_rgb_value_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output;% 當(dāng)數(shù)據(jù)從 set_rgb_value 中輸出到 main 中后，將窗口關(guān)閉delete(handles.figure1);function slider1_Callback(hObject, eventdata, handles)global rgbrgb(1) = get(hObject,'Value');set(handles.edit1,'string',rgb(1))function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)global rgbhandles.output = rgb;guidata(hObject, handles);uiresume(handles.figure1)function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)global rgb_prehandles.output = rgb_pre;guidata(hObject, handles);uiresume(handles.figure1)function figure1_CloseRequestFcn(hObject, eventdata, handles)% 關(guān)閉窗口與 cancel 按鍵功能一樣，因此代碼相同global rgb_prehandles.output = rgb_pre; ? % 將數(shù)據(jù)發(fā)送到 handles.output 中。程序在 OpeningFcn 使用 uiwait，使程序等待，當(dāng)遇到 uiresume 時(shí)程序繼續(xù)運(yùn)行，執(zhí)行 OutputFcn ，將 set_rgb_value 中修改之后的值通過(guò) handles.output 輸出guidata(hObject, handles); ?% 當(dāng) handles 結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)發(fā)生改變時(shí)，必須使用 guidata 更新 handles 結(jié)構(gòu)體uiresume(handles.figure1)function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)global rgbrgb(1) = str2double(get(hObject,'string'));set(handles.slider1,'Value',rgb(1))
?? 運(yùn)行結(jié)果
?? 參考文獻(xiàn)
[1] 劉傳明.基于交叉置亂和DNA編碼的混沌圖像加密算法[D].大連理工大學(xué)[2023-10-20].DOI:CNKI:CDMD:2.1017.821840.
[2] 陳偉浩,周雪芳,孫樂(lè),等.一種基于混沌和橢圓曲線加密算法的圖像加解密方法:CN202210932086.6[P].CN202210932086.6[2023-10-20].
