[发明专利]基于多混沌链式算法和位平面的数字图像加解密方法

权利要求书

1.一种基于多混沌链式算法和位平面的数字图像加解密方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，对待加密图像按位面分解成若干矩阵，并把这些矩阵连接成一个大矩阵；

S2，将这个大矩阵位置置乱后，组合成若干个元素值位数高的矩阵；

S3，利用若干矩阵中的一个矩阵和混沌序列通过混沌系统的链式计算，生成密匙序列；

S4，利用密匙序列与其他矩阵进行异或运算，得到加密矩阵；

S5，利用加密后的矩阵和混沌序列通过混沌系统的链式计算，生成另外的密匙序列，利用密匙序列与未加密矩阵进行异或运算加密；将加密后的各矩阵组合成图像矩阵，得到加密图像；

S6，将加密图像进行解密，将待解密的灰度图像分解成若干矩阵，利用高阶混沌生成混沌序列；

S7，依次利用若干矩阵中的一个矩阵与混沌序列通过混沌系统的链式计算，得到密匙，对其他矩阵进行异或运算解密，将还原后的矩阵按位面分解，组合成一个大矩阵；

S8，对这个大矩阵进行位置置乱还原，按位面组合成图像矩阵，得到解密图像。

2.根据权利要求1所述的基于多混沌链式算法和位平面的数字图像加解密方法，其特征在于，所述S1包括：

S1-1，输入待加密的8位M×N灰度图像DI，像素点数量l_DI,l_DI＝M×N；

S1-2，输入三维密匙σ,r,b,x,y,z，其中，σ，r，b为Lorentz混沌系统的三个参数；x，y，z为Lorentz混沌系统的三个初值，利用如下公式进行迭代m+2l_DI次，为消除暂态效应的不利影响，舍去混沌序列前m个值分别得到第一混沌序列K₁、第二混沌序列K₂、第三混沌序列K₃，其中m为正整数；

S1-3，将灰度图像DI按位平面分解成4个M×N的矩阵，按位平面权重从高向低依次由第1、2位组成矩阵D₁，第3、4位组成矩阵D₂，第5、6位组成矩阵D₃，第7、8位组成矩阵D₄；

S1-4，将混沌序列K将按小到大的顺序排序，得到一个新的序列和位置序列其中小写k'、t为数值。

3.根据权利要求2所述的基于多混沌链式算法和位平面的数字图像加解密方法，其特征在于，所述S2包括：

S2-1，利用位置序列T对一维向量D进行位置置乱，得到新的一维向量D_c，置乱方法如下式；

其中为新的一维向量D_c中的第i个元素，为一维向量D中第t_i位置上的元素值。

4.根据权利要求2所述的基于多混沌链式算法和位平面的数字图像加解密方法，其特征在于，所述S3包括：

S3-1，将D_c中分解成4个l_DI的子序列Db₁、Db₂、Db₃、Db₄，将Db₁、Db₂组合成4位的序列Dh，Db₃、Db₄组合成4位序列Dl；组合方法如下式；

Dh＝Db₁×2²+Db₂，Dl＝Db₃×2²+Db₄；

S3-2，将第三混沌序列K₃分解成2个l_DI子序列K₃₁、K₃₂，并通过随机序列K₃₁的中间密匙mk1＝mod(mod(floor(K₃₁*10¹³),10000),16)，随机序列K₃₂的中间密匙mk2＝mod(mod(floor(K₃₂*10¹³),10000),16)，最终改造成2个0到15的随机数序列，作为中间密匙；

其中：floor(X)表示取小于(X)中数值的最大整数，mod(a,b)表示a除以b的余数。