[发明专利]一种基于FCM聚类的图像加密方法

权利要求书

1.一种基于FCM聚类的图像加密方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，计算图像的像素和，通过安全散列算法获取的哈希值经过计算后作为Logistic混沌系统和时空混沌系统的初始值；

第二步，利用初始值迭代混沌系统，所得到的混沌序列作为图像置乱和扩散的操作参数，其中Logistic辅助混沌系统作为置乱序列，时空混沌系统所产生的序列用作异或扩散操作；

第三步，将第二步中所生成的两个Logistic混沌序列作为待聚类的对象坐标，然后按照生成的聚类中心进行FCM聚类操作，对每一个聚类对象通过计算与各中心的欧几里得距离后，找出最强的成员资格值存储到类别中；实现图像像素位置的置乱，聚类后的图像即为置乱图像；所述的FCM聚类操作为：将Logistic混沌系统产生的两个混沌序列作为待聚类的对象，随机选取聚类中心，通过每个对象与聚类中心的欧几里得聚类计算每个像素对应的模糊值，根据像素点的模糊值，计算出最强的成员资格值存储到类别中，完成一次的类别聚类；对每一个类别按外部尺寸大小排序，在类内部则按照自然顺序即可，完成像素位置的置乱；

第四步，对第二步所得的时空混沌序列进行数据处理，得到三组用于扩散的混沌序列，然后将置乱图像左右平分后所得到的像素矩阵，分别与混沌序列异或操作后，结合两部分为新的像素矩阵，实现图像的扩散操作，最终得到密文图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于FCM聚类的图像加密方法，其特征在于，第一步中采用的安全散列算法为SHA-256，得到用于混沌映射的初始值，步骤如下

hash_value＝SHA3-256(sum) (1)

式中，hash_value有256位，分为8个32位来分别产生d₁,d₂,d₃,d₄。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于FCM聚类的图像加密方法，其特征在于，第二步中所用的时空混沌系统为耦合映射格子CML，动力学公式为：

其中，ε是耦合参数，n是时间指数，j是空间指数，L是格子的数量；映射函数f(x)是Logistic映射如下：

f(x)＝x＝μx(1-x),x∈(0,1),μ∈[3.57,4] (5)。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于FCM聚类的图像加密方法，其特征在于，第四步中的扩散步骤具体是，首先将得到的置乱像素平均分为左右两部分，将左半部分与第一个扩散序列异或后，对右半部分执行相同操作，然后结合两个新的像素矩阵，最后与第三个扩散序列进行异或操作，所得到的扩散数据即为最终的密文图像。