一種圖像加密方法

一種圖像加密方法
【專利摘要】本發明涉及圖像處理，具體為一種圖像加密方法，圖像加密方法包括以下步驟：由真隨機序列發生器生成真隨機序列；對原始圖像灰度值序列進行置亂得到置亂圖像灰度值序列；所述置亂圖像灰度值序列和所述真隨機序列進行逐位異或，得到加密圖像灰度值序列。由于真隨機序列隨機性高、均勻分布性好、相鄰元素之間不相關，即使知道了真隨機序列發生器的種子和算法，也不能推算出該真隨機序列，所以加密后圖像的抗攻擊性強，同時真隨機序列和圖像置亂結合起來加密圖像，進一步增強了加密后圖像的抗攻擊性；且圖像置亂過程采用分塊置亂，各圖像塊可并行處理，因此也提高了圖像置亂的處理速度。
【專利說明】一種圖像加密方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像處理領域，具體為一種圖像加密方法。
【背景技術】
[0002]隨著計算機通信技術的迅速發展，信息產業逐漸發展壯大，經濟效益逐步提高，因此對信息的安全性提出了更高要求。信息安全的核心是密鑰的安全性，采用隨機序列進行圖像加密時，各種密鑰都是隨機序列，因此隨機序列的大小和隨機性決定了通信安全指數。對高效、可靠的隨機數發生器的研究和開發已經被提上日程，申請號為201110095616.8的專利公開了一種圖像加密方法:利用偽隨機序列發生器產生的二進制偽隨機序列，通過Rijndael算法中密鑰異或操作實現圖像像素的RGB或灰度值變換，然后通過S-盒變換來完成圖像像素的替代；再利用偽隨機數發生器生成的整數值序列來實現圖像像素的行列置換操作，循環進行々輪加密，最終實現圖像加密。解密單元是加密單元的加密過程的反次序單元，利用偽隨機序列發生器產生的二進制序列，進行加密的逆運算，然后進行密鑰異或運算，最終實現圖像解密。偽隨機數具有很好的統計特性，但是其種子不具有真隨機性并且一旦暴露，攻擊者可以根據已知序列準確地預測出后續序列，無法應用于對保密安全性要求高的場合，比如信息安全領域。

【發明內容】

[0003]本發明為了解決采用偽隨機數序列加密后的圖像抗攻擊性不足的問題，提出一種利用真隨機序列進行圖像加密的方法。
[0004]一種圖像加密方法，包括以下步驟:
步驟1:由真隨機序列發生器生成真隨機序列；
步驟2:對原始圖像灰度值序列進行置亂得到置亂圖像灰度值序列；
步驟3:所述真隨機序列和置亂圖像灰度值序列進行逐位異或，得到加密圖像灰度值序列；
上述步驟I中所述真隨機序列發生器，包括隨機源模塊和后處理電路，其中隨機源模塊包括晶體振蕩器、第一 RS觸發器RS1、第二 RS觸發器RS2、第三RS觸發器RS3、……、第m-\個RS觸發器RS-第個RS觸發器RSw，其中，為正整數，第一異或門XOR1，第一 D觸發器D1和第二D觸發器D2，二分頻器；后處理電路包括第二異或門XOR2、第三異或門XOR3、第四異或門XOR4、第五異或門XOR5和第六異或門XOR6,第三D觸發器D3、第四D觸發器D4、第五D觸發器D5、第六D觸發器D6、第七D觸發器D7、第八D觸發器D8、第九D觸發器D9、第十D觸發器Dl0和第十一 D觸發器D11,觸發器D1, 1、觸發器Dy、……、觸發器Dw、觸發器D1-觸發器Dy、觸發器02，2、……、觸發器D2-、觸發器D2-異或門XOR-異或門XORy、……、異或門XORurf、異或門XORw，異或門XORu、異或門X0R2，2、……、異或門X0R2，?_2、異或門XOR2-,其中，n為正整數；二分頻器的輸入端和晶體振蕩器連接，第一 RS觸發器RS1的7?輸入端、S輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第二 RS觸發器RS2的輸入端、輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第三RS觸發器RS3的輸入端、51輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，依此類推，第仿個RS觸發器RSw的R輸入端、S輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第一 RS觸發器RS1的Q輸出端、第二 RS觸發器RS2的Q輸出端、第三RS觸發器RS3的0輸出端、……、第5?-1個RS觸發器RSf1的Q輸出端、第個RS觸發器RSw的Q輸出端分別和第一異或門XOR1的輸入端連接，第一異或門XOR1的輸出端和第一 D觸發器D1的D輸入端連接,第一 D觸發器D1的Q輸出端和第二 D觸發器D2的D輸入端連接，第二 D觸發器D2的Q輸出端和第三D觸發器D3的D輸入端連接，第三D觸發器D3的Q輸出端和第四D觸發器D4的D輸入端連接，第四D觸發器D4的Q輸出端和第五D觸發器D5的D輸入端連接，第五D觸發器D5的Q輸出端和第六D觸發器D6的D輸入端連接,第一D觸發器D1的時鐘信號輸入端、第二 D觸發器D2的時鐘信號輸入端、第三D觸發器D3的時鐘信號輸入端、第四D觸發器D4的時鐘信號輸入端、第五D觸發器D5的時鐘信號輸入端和第六D觸發器D6的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的時鐘信號
輸入端、觸發器D1>2的時鐘信號輸入端、觸發器D1>3的時鐘信號輸入端、......、觸發器Dw
的時鐘信號輸入端、觸發器Duj的時鐘信號輸入端和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的Q輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，觸發器Dy的Q輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，依此類推，觸發器Durf的Q輸出端和觸發器Duj的D輸入端連接，觸發器Durl的Q輸出端、觸發器Duj的Q輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，觸發器Durf的Q輸出端、異或門XORw的輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，觸發器Durf的Q輸出端、異或門XORurf的輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，依此類推，觸發器Dm的0輸出端、異或門XOR1J的輸出端分別和異或門XORm的兩個輸入端連接，異或門XORm的輸出端和觸發器D1;1的D輸入端連接,觸發器D2>1的時鐘信號輸入端、觸發器D2，2的時鐘
信號輸入端、觸發器D2，3的時鐘信號輸入端、......、觸發器D2Q的時鐘信號輸入端、觸發器
D2jfl的時鐘信號輸入端、觸發器D2-的時鐘信號輸入端觸發器D2-的時鐘信號輸入端和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dy的Q輸出端和觸發器D2，2的D輸入端連接，觸發器D2，2的0輸出端和觸發器D2,3的D輸入端連接，依此類推，觸發器D2,μ的Q輸出端和觸發器D2-的D輸入端連接，觸發器D2-的Q輸出端、觸發器D2Q的Q輸出端分別和異或門XOR2Q的兩個輸入端連接，觸發器02』_2的Q輸出端、異或門XOR2Q的輸出端分別和異或門X0R2』_2的兩個輸入端連接，觸發器D2』_3的Q輸出端、異或門X0R2』_2的輸出端分別和異或門X0R2』_3的兩個輸入端連接，依此類推，觸發器Dy的Q輸出端、異或門X0R2，2的輸出端分別和異或門XOR2jl的兩個輸入端連接，異或門XORu的輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，觸發器Duj的0輸出端、觸發器D2-的Q輸出端分別和第二異或門XOR2的兩個輸入端連接，第三D觸發器D3的Q輸出端、第四D觸發器D4的Q輸出端、第五D觸發器D5的Q輸出端、第六D觸發器06的Q輸出端、第二異或門XOR2的輸出端分別和第三異或門XOR3的五個輸入端連接,第三異或門XOR3的輸出端、第七D觸發器D7的Q輸出端分別和第四異或門XOR4的兩個輸入端連接，第七D觸發器D7的時鐘信號輸入端、第八D觸發器D8的時鐘信號輸入端、第九D觸發器D9的時鐘信號輸入端、第十D觸發器Dltl的時鐘信號輸入端、第Q D觸發器D11的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，第七D觸發器D7的Q輸出端和第八D觸發器D8的D輸入端連接，第八D觸發器D8的Q輸出端和第九D觸發器D9的D輸入端連接，第九D觸發器D9的0輸出端和第十D觸發器Dltl的D輸入端連接，第十D觸發器Dltl的0輸出端和第i D觸發器D11的D輸入端連接,第九D觸發器D9的Q輸出端、第十一D觸發器Dn的P輸出端分別和第五異或門XOR5的兩個輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端、第五異或門XOR5的輸出端分別和第六異或門XOR6的兩個輸入端連接，第六異或門XOR6的輸出端和第七D觸發器D7的D輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端為真隨機序列發生器的輸出端，輸出真隨機序列R(i)。
[0005]由于真隨機序列隨機性高、均勻分布性好、相鄰元素之間不相關，即使知道了真隨機序列發生器的種子和算法，也不能推算出該真隨機序列，所以加密后圖像的抗攻擊性強，同時真隨機序列和圖像置亂結合起來加密圖像，進一步增強了加密后圖像的抗攻擊性.上述步驟2中所述置亂方法采用Arnold置亂。該置亂算法迭代次數少，置亂速度快，執行效率高，且圖像置亂過程采用分塊置亂，各圖像塊可并行處理，因此也提高了圖像置亂的處理速度。在接收方對加密圖像先進行異或解密，然后變換一周期后(當圖像的置亂變換的次數達到某一值后，圖像中所有的像素點都回到起始位置)還原獲得原始圖像。
[0006]上述步驟3中所述真隨機序列與置亂圖像灰度值序列進行逐位異或，在逐位異或之前先進行序列內數值換位，數值換位時，可將真隨機序列中的任意幾位數值進行互換，進一步增強加密圖像的抗攻擊性。
[0007]上述步驟3中所述真隨機序列在與置亂圖像灰度值序列進行異或之前先進行序列內數值移位，數值移位時，可將真隨機序列中的數值右移或者左移任意位，進一步增強加密圖像的抗攻擊性。
[0008]上述步驟3中，將所述真隨機序列任意截短成和置亂圖像灰度值序列長度相同的序列后再與置亂圖像灰度值序列異或。真隨機序列發生器生成的真隨機序列長度一般都大于置亂圖像灰度值序列長度，將真隨機序列任意截短成和置亂圖像灰度值序列長度相同的序列，相當于增強了真隨機序列的隨機性，進而提高加密圖像的抗攻擊性。
[0009]上述步驟3中，所述真隨機序列在與置亂圖像灰度值序列進行異或之前將序列中的一半O置為1，一半I置為0，增強了真隨機序列的均勻性，真隨機序列不易被推算出。
[0010]本發明提供的方法中圖像加密過程包括真隨機序列換位、移位和置亂圖像灰度序列與換位、移位后的真隨機序列異或，相當于對原始圖像進行了四級加密，因此抗攻擊性能大大提高。真隨機序列相鄰數值之間不相關，將它與置亂圖像灰度序列逐位異或后，加密圖像相鄰像素序列也不相關，說明原始圖像信息被均勻分布到加密后圖像的各個區域。因此，當加密圖像的某一部分受損時(剪切、噪聲干擾等)，原始圖像信息沒有完全丟失，在解密時，幾乎可以完全恢復原始圖像信息。實驗證明，加密圖像在遭到5%中心規則剪切攻擊后，能較好的恢復原始圖像，且信息保存完整，具有良好的抗剪切攻擊性能。在加密圖像中加入5%的高斯噪聲和5%的椒鹽噪聲，觀察異或解密后的圖像，將它們分別與原圖像進行比較，發現解密后灰度圖像沒有明顯的差異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的流程圖。
[0012]圖2為真隨機序列發生器的電路圖。
[0013]圖3為本發明真隨機序列發生器的一個實施例的電路圖。[0014]圖4為圖像置亂的流程圖。[0015]圖5為真隨機序列換位示意圖。
[0016]圖6為真隨機序列移位示意圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1示出本發明圖像加密方法的流程圖，包括以下步驟:
步驟1:由真隨機序列發生器生成真隨機序列；
步驟2:對原始圖像灰度值序列進行置亂得到置亂圖像灰度值序列；
步驟3:所述置亂圖像灰度值序列和所述真隨機序列進行逐位異或，得到加密圖像灰度值序列；
上述步驟I中所述真隨機序列 發生器，包括隨機源模塊和后處理電路，其中隨機源模塊包括晶體振蕩器、第一 RS觸發器RS1、第二 RS觸發器RS2、第三RS觸發器RS3、……、第m-\個RS觸發器RSh、第個RS觸發器RSw，其中，為正整數，第一異或門XOR1，第一 D觸發器D1和第二 D觸發器D2, 二分頻器；后處理電路包括第二異或門XOR2、第三異或門X0R3、第四異或門XOR4、第五異或門XOR5和第六異或門XOR6,第三D觸發器D3、第四D觸發器D4、第五D觸發器D5、第六D觸發器D6、第七D觸發器D7、第八D觸發器D8、第九D觸發器D9、第十D觸發器Dltl和第十一 D觸發器D11,觸發器D1^觸發器Dy、……、觸發器Durf、觸發器Du3,觸發器Dy、觸發器D2，2、……、觸發器D2^觸發器D2^異或門XOR1,1、異或門XOR1,2、……、異或門XOR^2、異或門XOR1^，異或門X0R2;丨、異或門X0R2; 2、……、異或門X0R2』_2、異或門XOR2^,其中，η為正整數；二分頻器的輸入端和晶體振蕩器連接，第一 RS觸發器RS1的7?輸入端、輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接,第二 RS觸發器RS2的輸入端、S輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第三RS觸發器RS3的輸入端、輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，依此類推，第《個RS觸發器RSw的R輸入端、S輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接,第一 RS觸發器RS1的^輸出端、第二 RS觸發器RS2的0輸出端、第三RS觸發器RS3的0輸出端、……、第個RS觸發器RSf1、第個RS觸發器RSw的Q輸出端分別和第一異或門XOR1的輸入端連接，第一異或門XOR1的輸出端和第一 D觸發器D1的D輸入端連接,第一 D觸發器D1的^輸出端和第二 D觸發器D2的D輸入端連接，第二 D觸發器D2的Q輸出端和第三D觸發器D3的D輸入端連接，第三D觸發器D3的Q輸出端和第四D觸發器D4的D輸入端連接，第四D觸發器D4的Q輸出端和第五D觸發器D5的D輸入端連接，第五D觸發器D5的Q輸出端和第六D觸發器D6的D輸入端連接，第一 D觸發器D1的時鐘信號輸入端、第二 D觸發器D2的時鐘信號輸入端、第三D觸發器D3的時鐘信號輸入端、第四D觸發器D4的時鐘信號輸入端、第五D觸發器D5的時鐘信號輸入端和第六D觸發器D6的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的時鐘
信號輸入端、觸發器D1>2的時鐘信號輸入端、觸發器D1>3的時鐘信號輸入端、......、觸發器
Durl的時鐘信號輸入端、觸發器Duj的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的Q輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，觸發器Dy的Q輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，依此類推，觸發器Durl的^輸出端和觸發器Duj的D輸入端連接，觸發器Dw的0輸出端、觸發器Duj的^輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，觸發器Durf的0輸出端、異或門XORuri的輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，觸發器Durf的P輸出端、異或門XORurf的輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，依此類推，觸發器Dm的0輸出端、異或門XOR1J的輸出端分別和異或門XORm的兩個輸入端連接，異或門XORm的輸出端和觸發器D1;1的D輸入端連接,觸發器Diu的時鐘信號輸入端、觸發器
D2j2的時鐘信號輸入端、觸發器D2，3的時鐘信號輸入端、......、觸發器D2^的時鐘信號輸入
端、觸發器D2-的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dy的^輸出端和觸發器D2,2的D輸入端連接，觸發器D2,2的Q輸出端和觸發器D2,3的D輸入端連接，依此類推，觸發器D2H的Q輸出端和觸發器D2-的D輸入端連接，觸發器D2-的Q輸出端、觸發器D2^的^輸出端分別和異或門XOR2^的兩個輸入端連接，觸發器D2^2的^輸出端、異或門`XOR2^的輸出端分別和異或門X0R2』_2的兩個輸入端連接，觸發器D2^3的0輸出端、異或門X0R2』_2的輸出端分別和異或門X0R2，?_3的兩個輸入端連接，依此類推，觸發器D2;1的^輸出端、異或門X0R2，2的輸出端分別和異或門XORu的兩個輸入端連接，異或門XORu的輸出端和觸發器D2^1的D輸入端連接，觸發器Duj的Q輸出端、觸發器D2-的Q輸出端分別和第二異或門XOR2的兩個輸入端連接，第三D觸發器D3的0輸出端、第四D觸發器D4的0輸出端、第五D觸發器D5的Q輸出端、第六D觸發器D6的^輸出端、第二異或門XOR2的輸出端分別和第三異或門XOR3的五個輸入端連接，第三異或門XOR3的輸出端、第七D觸發器D7的0輸出端分別和第四異或門XOR4的兩個輸入端連接，第七D觸發器D7的時鐘信號輸入端、第八D觸發器D8的時鐘信號輸入端、第九D觸發器D9的時鐘信號輸入端、第十D觸發器Dltl的時鐘信號輸入端、第十一 D觸發器D11的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，第七D觸發器D7的Q輸出端和第八D觸發器D8的D輸入端連接，第八D觸發器D8的Q輸出端和第九D觸發器D9的D輸入端連接，第九D觸發器D9的Q輸出端和第十D觸發器Dltl的D輸入端連接，第十D觸發器Dltl的0輸出端和第^ D觸發器D11的D輸入端連接,第九D觸發器D9的0輸出端、第i D觸發器D11的Q輸出端分別和第五異或門XOR5的兩個輸入端連`接，第四異或門XOR4的輸出端、第五異或門XOR5的輸出端分別和第六異或門XOR6的兩個輸入端連接，第六異或門XOR6的輸出端和第七D觸發器D7的D輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端為真隨機序列發生器的輸出端，輸出真隨機序列R(i)。參見圖3所示，為本發明的一個實施例的電路圖，所述真隨機序列發生器，包括隨機數的熵源模塊和后處理電路，其中隨機數的熵源模塊包括晶體振蕩器、第一 RS觸發器RS1、第二 RS觸發器RS2和第三RS觸發器RS3,第一異或門XOR1,第一 D觸發器D1和第二 D觸發器D2, 二分頻器。后處理電路包括第二異或門XOR2、第三異或門XOR3、第四異或門XOR4、第五異或門XOR5和第六異或門XOR6,第三D觸發器D3、第四D觸發器D4、第五D觸發器D5、第六D觸發器D6、第七D觸發器D7、第八D觸發器D8、第九D觸發器D9、第十D觸發器Dltl和第十一 D觸發器D11,觸發器Dm、觸發器Dy、觸發器D1J、觸發器Dy、觸發器D1;5，觸發器D2，丨、觸發器D2，2、觸發器D2，3、觸發器D2，4、觸發器D2;5，異或門X0R1;1、異或門X0R1;2、異或門X0R1;3、異或門X0R1;4，異或門X0R2;1、異或門X0R2，2、異或門X0R2，3、異或門X0R2，4 ;二分頻器的輸入端和晶體振蕩器連接，第一 RS觸發器RS1的W輸入端、輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接,第二 RS觸發器RS2的輸入端、^輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第三RS觸發器RS3的輸入端、輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接,第一 RS觸發器RS1的^輸出端、第二 RS觸發器RS2的Q輸出端、第三RS觸發器RS3的Q輸出端分別和第一異或門XOR1的輸入端連接，第一異或門XOR1的輸出端和第一 D觸發器D1的D輸入端連接,第一 D觸發器D1的^輸出端和第二 D觸發器D2的D輸入端連接，第二 D觸發器D2的^輸出端和第三D觸發器D3的D輸入端連接，第三D觸發器D3的Q輸出端和第四D觸發器D4的D輸入端連接，第四D觸發器D4的^輸出端和第五D觸發器D5的D輸入端連接,第五D觸發器D5的^輸出端和第六D觸發器D6的D輸入端連接,第一 D觸發器D1的時鐘信號輸入端、第二 D觸發器D2的時鐘信號輸入端、第三D觸發器D3的時鐘信號輸入端、第四D觸發器D4的時鐘信號輸入端、第五D觸發器D5的時鐘信號輸入端和第六D觸發器D6的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的時鐘信號輸入端、觸發器Dy的時鐘信號輸入端、觸發器Dli3的時鐘信號輸入端、觸發器D1>4的時鐘信號輸入端、觸發器D^5的時鐘信號輸入端和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的^輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，觸發器Dy的^輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，觸發器Dy的Q輸出端和觸發器Du的D輸入端連接，觸發器的Q輸出端和觸發器D1J的D輸入端連接,觸發器D1>4的^輸出端、觸發器D1J的^輸出端分別和異或門XOR“的兩個輸入端連接，觸發器Dy的0輸出端、異或門XORu的輸出端分別和異或門XOR1J的兩個輸入端連接，觸發器Dy的0輸出端、異或門XORy的輸出端分別和異或門XOR1J的兩個輸入端連接，異或門XOR1J的輸出端、觸發器Dm的0輸出端分別和異或門XORm的兩個輸入端連接，異或門XORm的輸出端和觸發器Dm的D輸入端連接，觸發器Diu的時鐘信號輸入端、觸發器D2，2的時鐘信號輸入端、觸發器D2，3的時鐘信號輸入端、觸發器D2，4的時鐘信號輸入端、觸發器D2，5的時鐘信號輸入端和二分頻器的輸出端連接，觸發器D2il的^輸出端和觸發器D2，2的D輸入端連接，觸發器D2，2的^輸出端和觸發器D2，3的D輸入端連接，觸發器D2，3的^輸出端和觸發器\4的D輸入端連接，觸發器\5的^輸出端、觸發器D2，4的^輸出端分別和異或門X0R2，4的兩個輸入端連接，觸發器\3的^輸出端、異或門X0R2，4的輸出端分別和異或門X0R2，3的兩個輸入端連接，觸發器D2，2的Q輸出端、異或門X0R2，3的輸出端分別和異或門X0R2，2的兩個輸入端連接，觸發器Dy的^輸出端、異或門X0R2，2的輸出端分別和異或門XORu的兩個輸入端連接，異或門XORu的輸出端和觸發器D2jl的D輸入端連接，觸發器Dy的0輸出端、觸發器D2，5的0輸出端分別和第二異或門XOR2的兩個輸入端連接，第三D觸發器D3的^輸出端、第四D觸發器D4的^輸出端、第五D觸發器D5的^輸出端、第六D觸發器D6的Q輸出端、第二異或門XOR2的輸出端分別和第三異或門XOR3的五個輸入端連接，第三異或門XOR3的輸出端、第七D觸發器D7的^輸出端分別和第四異或門XOR4的兩個輸入端連接，第七D觸發器D7的時鐘信號輸入端、第八D觸發器D8的時鐘信號輸入端、第九D觸發器D9的時鐘信號輸入端、第十D觸發器Dltl的時鐘信號輸入端、第十一 D觸發器D11的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，第七D觸發器D7的Q輸出端和第八D觸發器D8的D輸入端連接，第八D觸發器D8的Q輸出端和第九D觸發器D9的D輸入端連接，第九D觸發器D9的Q輸出端和第十D觸發器Dltl的D輸入端連接，第十D觸發器Dltl的0輸出端和第^ D觸發器D11的D輸入端連接,第九D觸發器D9的0輸出端、第十一 D觸發器D11的Q輸出端分別和第五異或門XOR5的兩個輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端、第五異或門XOR5的輸出端分別和第六異或門XOR6的兩個輸入端連接，第六異或門XOR6的輸出端和第七D觸發器D7的D輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端為真隨機序列發生器的輸出端，輸出真隨機序列R(i)。
[0018]圖3中所述的真隨機序列發生器，在生成8MB的真隨機序列后，使用NIST測試軟件對生成的數據進行隨機性測試，測試結果如表I所示。
[0019]表I真隨機序列的NIST測試結果
【權利要求】
1.一種圖像加密方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1:由真隨機序列發生器生成真隨機序列； 步驟2:對原始圖像灰度值序列進行置亂得到置亂圖像灰度值序列； 步驟3:所述置亂圖像灰度值序列和所述真隨機序列進行逐位異或，得到加密圖像灰度值序列； 上述步驟I中所述真隨機序列發生器，包括隨機源模塊和后處理電路，其中隨機源模塊包括晶體振蕩器、第一 RS觸發器RS1、第二 RS觸發器RS2、第三RS觸發器RS3、……、第m-\個RS觸發器RSh、第個RS觸發器RSw，其中，為正整數，第一異或門XOR1，第一 D觸發器D1和第二 D觸發器D2, 二分頻器；后處理電路包括第二異或門XOR2、第三異或門X0R3、第四異或門XOR4、第五異或門XOR5和第六異或門XOR6,第三D觸發器D3、第四D觸發器D4、第五D觸發器D5、第六D觸發器D6、第七D觸發器D7、第八D觸發器D8、第九D觸發器D9、第十D觸發器Dltl和第十一 D觸發器D11,觸發器D1^觸發器Dy、……、觸發器Durf、觸發器Du3,觸發器Dy、觸發器D2，2、……、觸發器D2^觸發器D2^異或門XOR1,1、異或門XOR1,2、……、異或門XOR^2、異或門XOR1^，異或門X0R2;丨、異或門X0R2; 2、……、異或門X0R2』_2、異或門XOR2^,其中，為正整數；二分頻器的輸入端和晶體振蕩器連接，第一 RS觸發器RS1的7?輸入端、^輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第二 RS觸發器RS2的輸入端、輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第三RS觸發器RS3的7?輸入端5輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，依此類推，第《個RS觸發器RSw的R輸入端、S輸入端和時鐘信號輸入端與晶體振蕩器連接，第一 RS觸發器RS1的^輸出端、第二 RS觸發器RS2的0輸出端、第三RS觸發器RS3的0輸出端、……、第個RS觸發器RSf1的Q輸出端、第?個RS觸發器RSw的Q輸出端分別和第一異或門XOR1的輸入端連接，第一異或門XOR1的輸出端和第一 D觸發器D1的D輸入端連接,第一 D觸發器D1的^輸出端和第二 D觸發器D2的D輸入端連接，第二 D觸發器D2的^輸出端和第三D觸發器D3的D輸入端連接，第三D觸發器D3的Q輸出端和第四D觸發器D4的D輸入端連接，第四D觸發器D4的Q輸出端和第五D觸發器D5的D輸入端連接,第五D觸發器D5的Q輸出端和第六D觸發器D6的D輸入端連接，第一 D觸發器D1的時鐘信號輸入端、第二 D觸發器D2的時鐘信號輸入端、第三D觸發器D3的時鐘信號輸入端、第四D觸發器D4的時鐘信號輸入端、第五D觸發器D5的時鐘信號輸入端和第六D觸發器D6的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的時鐘信號輸入端、觸發器Dy的時鐘信號輸入端、觸發器Dli3的時鐘信號輸入端、……、觸發器Durf的時鐘信號輸入端、觸發器Duj的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dm的Q輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，觸發器Dy的Q輸出端和觸發器Dy的D輸入端連接，依此類推，觸發器Durl的^輸出端和觸發器Duj的D輸入端連接，觸發器Dw的0輸出端、觸發器Duj的^輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，觸發器Durf的0輸出端、異或門XORuri的輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，觸發器Durf的P輸出端、異或門XORurf的輸出端分別和異或門XORurf的兩個輸入端連接，依此類推，觸發器Dm的0輸出端、異或門XOR1J的輸出端分別和異或門XORm的兩個輸入端連接，異或門XORm的輸出端和觸發器D1;1的D輸入端連接,觸發器Diu的時鐘信號輸入端、觸發器D2j2的時鐘信號輸入端、觸發器D2，3的時鐘信號輸入端、......、觸發器D2^的時鐘信號輸入端、觸發器D2-的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，觸發器Dy的^輸出端和觸發器D2，2的D輸入端連接，觸發器D2,2的Q輸出端和觸發器D2,3的D輸入端連接，依此類推，觸發器D2H的Q輸出端和觸發器D2-的D輸入端連接，觸發器D2-的Q輸出端、觸發器D2的輸出端分別和異或門XOR2的兩個輸入端連接，觸發器D22的輸出端、異或門XOR2的輸出端分別和異或門X0R2_2的兩個輸入端連接，觸發器D2-3的0輸出端、異或門X0R2』_2的輸出端分別和異或門X0R2，?_3的兩個輸入端連接，依此類推，觸發器D2;1的輸出端、異或門X0R2，2的輸出端分別和異或門XORu的兩個輸入端連接，異或門XORu的輸出端和觸發器D21的D輸入端連接，觸發器Duj的Q輸出端、觸發器D2-的Q輸出端分別和第二異或門XOR2的兩個輸入端連接，第三D觸發器D3的0輸出端、第四D觸發器D4的0輸出端、第五D觸發器D5的Q輸出端、第六D觸發器D6的輸出端、第二異或門XOR2的輸出端分別和第三異或門XOR3的五個輸入端連接，第三異或門XOR3的輸出端、第七D觸發器D7的0輸出端分別和第四異或門XOR4的兩個輸入端連接，第七D觸發器D7的時鐘信號輸入端、第八D觸發器D8的時鐘信號輸入端、第九D觸發器D9的時鐘信號輸入端、第十D觸發器Dltl的時鐘信號輸入端、第十一 D觸發器D11的時鐘信號輸入端分別和二分頻器的輸出端連接，第七D觸發器D7的Q輸出端和第八D觸發器D8的D輸入端連接，第八D觸發器D8的Q輸出端和第九D觸發器D9的D輸入端連接，第九D觸發器D9的Q輸出端和第十D觸發器Dltl的D輸入端連接，第十D觸發器Dltl的0輸出端和第十一 D觸發器D11的D輸入端連接,第九D觸發器D9的0輸出端、第i D觸發器D11的Q輸出端分別和第五異或門XOR5的兩個輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端、第五異或門XOR5的輸出端分別和第六異或門XOR6的兩個輸入端連接，第六異或門XOR6的輸出端和第七D觸發器D7的D輸入端連接，第四異或門XOR4的輸出端為真隨機序列發生器的輸出端，輸出真隨機序列R(i)。
2.根據權利要求1所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述置亂方法采用Arnold置亂。
3.根據權利要求1或2所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述真隨機序列在與置亂圖像灰度值序列進行異或之前先進行序列內數值換位。
4.根據權利要求1或2所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述真隨機序列在與置亂圖像灰度值序列進行異或之前先進行序列內數值移位。
5.根據權利要求3所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述換位后的真隨機序列在進行異或之前先進行移位。
6.根據權利要求1或2所述的一種圖像加密方法，其特征在于將所述真隨機序列任意截短成和置亂圖像灰度值序列長度相同的序列后再與灰度值序列異或。
7.根據權利要求1或2所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述真隨機序列在與置亂圖像灰度值序列進行異或之前將序列中的一半O置為I，一半I置為O。
8.根據權利要求3所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述換位后的真隨機序列任意截短成和置亂圖像灰度值序列長度相同的序列后再與灰度值序列異或。
9.根據權利要求3所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述換位后的真隨機序列在進行異或之前將序列中的一半O置為I, 一半I置為O。
10.根據權利要求6所述的一種圖像加密方法，其特征在于所述截短后的真隨機序列在進行異或之前將序列中的一半O置為1，一半I置為O。
【文檔編號】H04N21/6334GK103458316SQ201310308597
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月22日 優先權日:2013年7月22日
【發明者】李艷萍, 吳飛, 徐進明, 陳相南, 劉婉妮, 任騰飛, 王佩琪, 陳名, 李婧, 劉珊 申請人:太原理工大學