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专利号: 2025110413973
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种卫星图像加密方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:获取原始彩色图像,对原始彩色图像中三个颜色通道的像素矩阵按位置逐个求和,得到三个颜色通道的像素值;

将三个颜色通道的像素值进行归一化处理,将得到归一化像素值作为初始值代入从系统状态方程,生成一个高维混沌序列,基于高维混沌序列生成密钥流;

基于密钥流对原始彩色图像进行像素扩散和置乱变换后,转换成字节流并进行AES加密,得到加密图像;

所述从系统状态方程为:

其中,a,b,c,d,r为参数系数, 表示从系统的每个状态变量,表示从系统每个状态变量的微分形式, 表示每个从系统的噪声, 表示每个从系统的梯度神经动力学控制器;

所述梯度神经动力学控制器的数学模型为:;

其中, , 表示雅可比矩阵,上标 表示转置, 表示收敛因子,表示时间,表示积分时间, 表示主系统特有的非线性映射向量, 表示主系统的状态向量, 表示从系统的状态向量, 表示从系统特有的非线性映射向量, 表示主系统与从系统之间的误差函数; 表示梯度神经动力学控制器, 表示梯度神经动力学控制器向量形式的第n个分量;

所述基于密钥流对原始彩色图像进行像素扩散和置乱变换后,转换成字节流并进行AES加密,得到加密图像,包括:将原始彩色图像与密钥流进行逐像素异或操作,得到第一图像;

对第一图像中的像素进行周期性像素坐标变换,得到第二图像;

对第二图像转换成字节流并进行AES加密,得到加密图像。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于高维混沌序列生成密钥流,包括:通过以下公式将高维混沌序列的绝对值和小数部分映射为密钥流:;

其中,表示高维混沌序列的绝对值, 表示对高维混沌序列的绝对值f向下取整, 表示密钥流。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二图像的像素坐标为:;

其中, 表示第一图像中的像素坐标, 表示第一图像中的像素坐标在第二图像中对应的像素坐标, 表示模运算, 分别表示原始彩色图像的高度和宽度。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对第二图像转换成字节流并进行AES加密,得到加密图像,包括:基于密钥流生成字节矩阵形式的原始密钥,将原始密钥生成多轮密钥;

将第二图像转换成字节矩阵形式的字节流,将字节流与每轮密钥进行按位异或操作,得到初始矩阵;

采用一个固定的字节替代矩阵对初始矩阵中的各个字节进行字节替代,得到第一矩阵;

对第一矩阵的每一行进行移位操作,得到第二矩阵;

通过系数矩阵对第二矩阵的每一行进行线性变换,得到第三矩阵;

将第三矩阵与每轮密钥进行按位异或操作,得到加密矩阵;

将加密矩阵转换成图像的格式,得到加密图像。

5.一种卫星图像解密方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:将加密图像转化为字节数据后进行初步解密,得到二次明文图像;所述加密图像基于权利要求1至4任一项所述的卫星图像加密方法生成;

对二次明文图像进行置乱变换后,得到明文图像;

将明文图像与密钥流进行异或操作,恢复到原始彩色图像。

6.一种卫星图像加密系统,其特征在于,所述系统包括:至少一个处理器;

至少一个存储器,用于存储至少一个程序;

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至4任一项所述的卫星图像加密方法。

7.一种卫星图像解密系统,其特征在于,所述系统包括:至少一个处理器;

至少一个存储器,用于存储至少一个程序;

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求5所述的卫星图像解密方法。