一种扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法与流程

文档序号:14623220发布日期:2018-06-08 03:06阅读:来源:国知局
技术特征:1.一种扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法,其特征在于,由以下步骤实现:步骤1,由Logistic系统构造的二维非线性动力系统产生的混沌序列形成扩散矩阵和Arnold映射矩阵;步骤2,在基色上对彩色图像进行扩散,并在不同的位平面对彩色图像进行置乱;步骤3,用Chen系统产生的混沌序列对置乱后的图像文件加密;步骤4,在密钥的作用下通过Chen系统和模运算产生混沌序列,多次异或运算对加密后的图像进行解密。2.如权利要求1中所述的扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法,其特征在于,所述步骤1具体实现方法为:由Logistic系统定义一个二维非线性动力系统:生成参数序列{(as,bs)}和{(dp,ep)}。3.如权利要求1中所述的扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法,其特征在于,所述步骤2的具体实现方法为:(1)扩散置乱:把一幅大小为N×N的彩色图像G,采用两邻点相互扩散的线性变换算法对图像像素的灰度值进行扩散,所述算法为:其中,为扩散矩阵,gij和gij+1分别为原图像点(i,j)和(i,j+1)处的三基色值,gij’和gij+1’分别为扩散后的三基色值,K为图像的基色级,mod为模运算,取|D|=1,且令d11=1、d12=as、d21=bs,则d22=asbs+1,称它们为扩散加权系数,取整数,由参数序列{(as,bs)}(s=1,2,…,r)决定,其中r为扩散置乱次数;(2)映射置乱:把原始图像中的像素从map(x,y):(ij)映射到(k,l)置乱,即在参数x和y的作用下,把原处于(i,j)的像素移动到位置(k,l),为保证被置乱的图像正确还原,映射过程需是保面积的,且映射map(x,y)存在相应的逆过程map’(x,y):(ij)→(k,l),采用Amold映射:其中,为映射矩阵。4.如权利要求1中所述的扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法,其特征在于,步骤3的具体实现方法为:(1)采用Chen系统进入混沌状态,相空间具有非常优越的三维动力特性;(2)离散混沌序列:应用四阶Runge-Kutta法,取初始值为(xo,yo,zo)和分步步长为0.01对Chen系统进行数值积分,每个步长得到一组实数数值,该组数据类随机的实数型数值序列(xi;yi,zi)(i=1,2,…,M),作为初始的混沌信号序列;对该混沌信号进行放大、量化和模运算:得到一组取值范围为O~(K-1)的(nxi,nyi,nzi)(i=1,2,…,m)整数混沌序列,K为图像各基色的灰度级;在整数混沌序列(nxi,nyi,nzi)中去掉迭代过程的前4000个点,取(nxi,nyi,nzi)(i=4001,4002,…,M)的整数混沌序列,组成N×N的矩阵形式(kxij,kyij,kzij),然后用该序列与置乱后图像G’中各个像素的红、绿、兰三基色进行异或操作得到加密后的彩色图像G’,用不同的初始点(X0P,Y0P,Z0P)(P=1,2,…,m),经过上述处理将产生完全不同的离散混沌序列(kxijp,kyijp,kzijp)(P=1,2,…,m),用这些混沌序列对原始图像进行多次异或运算,得到最终的加密后图像G’。5.如权利要求3中所述的扩散映射置乱与混沌系统组合的图像加密方法,其特征在于,步骤(2)中的Amold映射置乱算法采取基于位平面置乱,具体实现方法为:把一幅原始图像G视作由若干个位平面组成,在每个位平面上用Amold映射对图像中各像素的比特位进行置乱,为了到达像素级置乱效果,在不同的位平面上采用不同的映射矩阵,映射过程为:其中P为图像的位平面数,{1,dp,eP,dpep+1}为第p个位平面上所采用的映射矩阵的元素值,由参数序列{(dp,e,)}决定。当前第2页1 2 3 
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