本發明涉及圖像加密，具體涉及一種數據安全加密方法。

背景技術：

1、圖像作為信息傳遞的重要載體，已深度融入遠程醫療、視頻監控、軍事偵察等關鍵領域。隨著網絡傳輸的普及，圖像在傳輸過程中面臨著截獲、篡改、偽造等多重安全威脅，數據泄露事件頻發，嚴重威脅信息安全。當前主流的圖像加密技術各有特點與局限：基于混沌理論的加密算法，利用混沌系統對初始條件的高度敏感性實現加密，但其密鑰空間有限，在面對已知明文攻擊時，攻擊者通過分析少量明文-密文對，便可能破解密鑰，導致加密失效。因此，現有技術存在加密安全性低的問題。

技術實現思路

1、針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種數據安全加密方法解決了現有技術存在加密安全性低的問題。

2、為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種數據安全加密方法，包括以下步驟：

3、將明文圖像分為r、g、b通道，得到3個通道明文圖像；

4、對每個通道明文圖像進行相鄰行通道值和相鄰列通道值交換，得到置亂反演通道圖像；

5、對通道明文圖像中每個像素點提取明文局部特征值和明文全局特征值，對置亂反演通道圖像中每個像素點提取置亂局部特征值和置亂全局特征值，構建每個像素點的特征向量；

6、將置亂反演通道圖像劃分為多個區域，根據每個區域中各個像素點的特征向量，對每個區域獲取第一加密密鑰矩陣和第二加密密鑰矩陣；

7、根據第一加密密鑰矩陣和第二加密密鑰矩陣對每個區域進行多次加密，并將加密后的3個通道融合處理，得到融合加密圖像。

8、進一步地，得到置亂反演通道圖像的過程包括：

9、將通道明文圖像每相鄰兩行劃分成一組，得到多個行組合；

10、在每個行組合中，將兩行的通道值進行交換，得到第一置亂圖像；

11、將第一置亂圖像中每相鄰兩列分成一組，得到多個列組合；

12、在每個列組合中，將兩列的通道值進行交換，得到第二置亂圖像；

13、對第二置亂圖像中通道值對應二進制碼按位取反，得到置亂反演通道圖像。

14、進一步地，構建每個像素點的特征向量的過程包括：

15、在通道明文圖像中以每個像素點為中心，提取中心像素點的上下左右鄰域像素點的通道值，獲取該像素點的明文局部特征值；

16、在通道明文圖像中將每個像素點的通道值與通道明文圖像的平均通道值的差值的絕對值作為該像素點的明文全局特征值；

17、在置亂反演通道圖像中以每個像素點為中心，提取中心像素點的上下左右鄰域像素點的像素值，獲取該像素點的置亂局部特征值；

18、在置亂反演通道圖像中將每個像素點的通道值與置亂反演通道圖像的平均通道值的差值的絕對值作為該像素點的置亂全局特征值；

19、將同一像素點位置的明文局部特征值、明文全局特征值、置亂局部特征值和置亂全局特征值作為元素，構成該像素點的特征向量。

20、進一步地，獲取明文局部特征值的過程包括：在通道明文圖像中，將上鄰域像素點的通道值與下鄰域像素點的通道值的差值的絕對值作為第一差距，將左鄰域像素點的通道值與右鄰域像素點的通道值的差值的絕對值作為第二差距，將第一差距與第二差距相加，得到明文局部特征值；

21、獲取置亂局部特征值的過程包括：在置亂反演通道圖像中，將上鄰域像素點的通道值與下鄰域像素點的通道值的差值的絕對值作為第三差距，將左鄰域像素點的通道值與右鄰域像素點的通道值的差值的絕對值作為第四差距，將第三差距與第四差距相加，得到置亂局部特征值。

22、進一步地，獲取第一加密密鑰矩陣和第二加密密鑰矩陣的過程包括：

23、將置亂反演通道圖像分成多個的區域；

24、將區域中每個像素點的特征向量中每個元素轉換為8位二進制碼，將特征向量中4個元素對應二進制碼進行比特混淆，得到每個像素點的4個8位混淆序列；

25、將每個區域中4個像素點的像素值輸入哈希算法sha-256中，基于32個等長的8位哈希序列，獲取前半段4個8位擾動序列和后半段4個8位擾動序列；

26、根據每個區域中一對像素點的4個8位混淆序列，以及前半段4個8位擾動序列，獲取第一加密密鑰矩陣；

27、根據每個區域中另一對像素點的4個8位混淆序列，以及后半段4個8位擾動序列，獲取第二加密密鑰矩陣。

28、進一步地，將特征向量中4個元素對應二進制碼進行比特混淆的過程包括：

29、將4個元素對應二進制碼的同一位進行拼接，得到8個4位序列；

30、再將8個4位序列兩兩拼接，得到4個8位混淆序列。

31、進一步地，獲取前半段4個8位擾動序列和后半段4個8位擾動序列的過程包括：

32、將每個區域中4個像素點的像素值輸入哈希算法sha-256，得到32個等長的8位哈希序列，將每個8位哈希序列轉換為十進制，得到32個哈希數據；

33、將32個哈希數據劃分2段；

34、提取前半段16個哈希數據，將16個哈希數據劃分為4個哈希數據一組，對每組求均值，得到4個哈希均值，將哈希均值轉換為8位二進制碼，得到前半段4個8位擾動序列；

35、提取后半段16個哈希數據，將16個哈希數據劃分為4個哈希數據一組，對每組求均值，得到4個哈希均值，將哈希均值轉換為8位二進制碼，得到后半段4個8位擾動序列。

36、進一步地，獲取第一加密密鑰矩陣和獲取第二加密密鑰矩陣的過程均包括：

37、將一個像素點的第i個8位混淆序列與另一個像素點的第i個8位混淆序列進行異或處理，得到第i個異或結果序列，i為1、2、3和4；

38、將第i個異或結果序列與第i個8位擾動序列進行異或處理，得到第i個加密密鑰序列；

39、將4個加密密鑰序列，依次填入的矩陣中，得到加密密鑰矩陣。

40、進一步地，得到融合加密圖像的過程包括：

41、將每個第一加密密鑰矩陣與對應區域的通道值的二進制碼進行按位異或處理，得到通道第一次加密圖像；

42、對通道第一次加密圖像進行行列置換，得到置換通道加密圖像；

43、采用每個第二加密密鑰矩陣對置換通道加密圖像中對應區域進行異或處理，得到通道第二次加密圖像；

44、將3個通道第二次加密圖像進行融合，得到融合加密圖像。

45、進一步地，將3個通道第二次加密圖像進行融合的過程包括：將屬于同一像素點位置的3個通道加密二進制碼進行按位異或，得到融合加密圖像。

46、本發明的有益效果為：

47、本發明將明文圖像拆分為r、g、b通道，并對每個通道進行相鄰行通道值和相鄰列通道值交換，這種置亂反演操作打破了圖像原有的通道值分布規律。再根據通道明文圖像和置亂反演通道圖像中每個像素點的特征值，構建每個像素點的特征向量，充分挖掘圖像的局部與全局特征信息，使得加密過程能夠緊密結合圖像自身特性。再將置亂反演通道圖像劃分為多個區域，實現根據每個區域中像素點的特征向量獲取對應第一加密密鑰矩陣和第二加密密鑰矩陣，使得每個區域具有獨立的加密密鑰，大幅擴展了密鑰空間，降低了攻擊者通過已知明文-密文對破解密鑰的可能性。最后，融合了3個通道的加密數據，進一步地增加了加密的安全性。