[发明专利]一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法

权利要求书

1.一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法，其特征在于，包括加密过程和解密过程；

所述加密过程包括如下步骤：

步骤1，将像素大小为M×N的彩色明文图像，分解成为R、G、B三个颜色通道的灰度图像矩阵，并用R₁、G₁、B₁来表示；

步骤2，将步骤1得到的三个灰度图像矩阵R₁、G₁、B₁的像素值转换为二进制数值序列，每个颜色通道二进制数值序列的个数为M×N×8，根据重卦编码解码规则，对三个颜色通道的二进制数值序列进行重卦编码，每个颜色通道生成M×N的重卦编码矩阵，得到3个M行N列的矩阵A₁、A₂、A₃；

步骤3，通过Logistics-Logistics级联混沌系统，创建长度为M×N×3的级联混沌序列，并分为3组，每组长度为M×N，将每组混沌序列按照由大到小的原则进行升序排序，得到3组排序索引；

步骤4，将步骤3得到的排序索引分别与步骤2得到的3个重卦编码矩阵行混沌置乱操作，生成置乱后的新矩阵R₂、G₂、B₂；

步骤5，初始化分数阶Qi混沌系统，通过迭代生成3个混沌矩阵，每个混沌矩阵的大小为M×N，并通过离散操作，将3个混沌矩阵内的值都归一化在0-255的范围内，得到混沌矩阵W₁、W₂、W₃；

步骤6，将步骤5得到的混沌矩阵W₁、W₂、W₃中的数值都转换为8位二进制数值，并根据重卦编码解码规则，将混沌矩阵W₁、W₂、W₃进行重卦编码，得到3个重卦编码后的混沌矩阵E₁、E₂、E₃；

步骤7，将步骤6得到的重卦编码后的混沌矩阵E₁、E₂、E₃与步骤4得到的置乱后的新矩阵R₂、G₂、B₂进行异或运算来实现扩散效果，生成新的灰度图层矩阵R₃、G₃、B₃；

步骤8，对步骤7得到的新矩阵R₃、G₃、B₃按照重卦编码解码规则进行重卦解码，生成R、G、B三个颜色通道且灰度值在0-255区间内的图像矩阵，合并R、G、B颜色通道后，生成彩色加密图像D(M，N，3)；

所述解密过程包括如下步骤：

步骤A，将步骤8得到的彩色加密图像D(M，N，3)分割成R、G、B三个图层灰度图像；

步骤B，将步骤A中得到的三个灰度图像根据重卦编码解码规则进行重卦编码；

步骤C，将步骤B中重卦编码后的三个灰度图像与步骤6中重卦编码后的混沌矩阵E₁、E₂、E₃分别做异或运算，得到去扩散后的三个图层矩阵；

步骤D，对步骤C得到的去扩散后的三个图层矩阵，用过bin2dec函数分别转化为二进制序列；

步骤E，将步骤D得到的3个二进制序列分别与步骤3得到的3组排序索引进行置乱操作；

步骤F，将步骤E中去置乱处理后的3个二进制序列，根据重卦编码解码规则进行重卦解码处理，得到3个重卦解码后序列；

步骤G，将步骤F中得到的3个重卦解码后序列，用reshape函数重新排列成M行N列的3个灰度图像矩阵；

步骤H，将步骤G中得到的3个灰度图像矩阵通过Matlab合并图层，得到解密后的彩色图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于重卦编码解码规则的彩色数字图像加密方法，其特征在于，所述重卦编码解码规则为：