本方法涉及一种信息加密技术，特别是涉及一种图像扩散方法。
背景技术：
1、随着互联网技术的高速发展，图像正逐渐成为社会传播中的重要信息载体，它具有直观、生动和信息量大的特点，广泛应用于通信、军事和医疗等领域。然而，由于网络平台的开放性，解决图像信息在传输过程中的泄漏和破解问题已成为一项重要挑战。因此，为了避免图像受到未经授权的访问或恶意攻击造成信息泄露，研究安全、高效的图像加密方法显得尤为重要。
2、为保护图像网络传输和存储的安全，结合俄罗斯套娃结构，提出了一种基于俄罗斯套娃和差分编码的图像扩散方法。该方法将明文图像构造成俄罗斯套娃，再依次将每层套娃的六个面转换为一维向量进行差分编码，充分地扩散明文图像，为进一步地图像加密奠定基础，提高了图像扩散的安全性和效率。
技术实现思路
1、本发明的目的：针对目前图像扩散方法扩散不充分，扩散效率低等问题，提出了一种基于俄罗斯套娃和差分编码的图像扩散方法。
2、本发明的技术方案：为实现上述发明目的，采用的技术方案为基于俄罗斯套娃和差分编码的图像扩散方法，令发送方为alice，接收方为bob；alice的扩散步骤详述如下：
3、步骤1：构建俄罗斯套娃：令原始图像为 i1，其大小为 m× n，利用公式（1）将 i1中每个十进制像素值都转换为8位二进制值，得到 i2；
4、 i2= dec2bin( i1, 8)， （1）
5、其中， dec2bin(·)是十进制转二进制函数；再利用公式（2）将 i2构建成一个大小为 w× v× h的三维矩阵 e1，把 e1看作由数值0和1组成的俄罗斯套娃；
6、 e1= reshape( i2, w, v, h)， （2）
7、其中， reshape(·)是矩阵维数重构函数；
8、步骤2：计算俄罗斯套娃的层数： e1最外面一层由数值0和1构成的六个面，称为俄罗斯套娃的第1层 r1， e1次外层由数值0和1值构成的六个面，称为俄罗斯套娃的第2层 r2，……，层层递进，直到 e1最中心一层 rg，称为俄罗斯套娃的第 g层；俄罗斯套娃的总层数 g为：
9、 g= floor( min( w, v, h)÷2)， （3）
10、其中， floor(·)是向下取整函数， min(·)是最小值函数；
11、步骤3：生成混沌序列：logistic映射定义为：
12、 xn+1= u× xn×(1- xn)， （4）
13、其中，迭代值 xn∈(0, 1)，控制参数 u∈(3.57, 4]；随机选取logistic映射的控制参数 u和初始值 x0，对公式（4）迭代1000+ w× v× h次，舍弃前1000次，得到一个长度为 w× v× h的混沌序列 x；
14、步骤4：混沌序列整数化：利用公式（5）将 x转换为一个长度为 w× v× h整数混沌序列 y；
15、 y= round( x)， （5）
16、其中， round(·)是四舍五入取最近整数函数；
17、步骤5：分割混沌序列：将混沌序列 y分割为 g个子序列，分别为 y1, y2, …, yg，前 g-1个子序列的长度 li通过公式（6）计算，最后一个子序列的长度 lg通过公式（7）计算；
18、 li=(( w-2× i+2)×( v-2× i+2)+( h-2× i)×( v-2× i+2)+( h-2× i)×( v-2× i))×2， （6）
19、其中， i=1, 2, …, g；
20、 lg=(( w-2× g+2)×( v-2× g+2))×2； （7）
21、步骤6：差分编码：将 r1, r2, …, rg的数值转换为 g个一维向量，分别为： v1, v2,…, vg，利用公式（8）依次对 v1, v2, …, vg进行差分编码，可得 g个差分编码后的一维向量 s1, s2, …, sg，并依序组成一个大小为 w× v× h的俄罗斯套娃 e2；
22、 sij= sij-1⊕ vij⊕ yij， （8）
23、其中， i=1, 2, …, g； j=2, 3, …, li， sij∈ si， vij∈ vi， yij∈ yi，⊕是异或运算符；
24、步骤7：生成扩散图像：利用公式（9）将 e2转换为十进制数，可得一个大小为 w× v× h的十进制三维矩阵 e3；再利用公式（10）将 e3转换为一幅大小为 m× n的图像 e4，即为扩散图像，
25、 e3= bin2dec( e2)， （9）
26、 e4= reshape( e3, m, n)， （10）
27、其中， bin2dec(·)是二进制转十进制函数。
28、在解密过程中，利用相同的混沌序列对扩散图像 e4进行操作，可恢复出原始图像 i1；bob的解密过程是alice扩散的逆过程。
29、有益效果：本发明针对现有的图像扩散方法加密效率低或安全性弱等缺点，提出了一种基于俄罗斯套娃和差分编码的图像扩散方法。主要贡献为：（1）将图像像素值转换为二进制，构造成俄罗斯套娃；（2）依次对每层俄罗斯套娃的六个面差分编码，操作简单且扩散效果好；（3）结合俄罗斯套娃结构，提出了一种基于俄罗斯套娃和差分编码的图像扩散方法，该方法安全性强且高效，扩散效果良好，可实现图像信息的网络传输和存储安全。