[发明专利]基于保面积Baker映射的混沌图像加密方法

摘要

本发明涉及一种图像加密方法，特别涉及一种基于保面积Baker映射的混沌图像加密方法，该方法过程简单，不仅能够增强时空复杂度，解决计算机精度限制问题，而且能够增大加密算法的复杂性。同时由于文中混沌系统采用比普通混沌更加复杂的量子混沌系统，量子混沌系统中，扰动量的加入使得混沌系统非周期性更好，序列随机性更强，同时普通混沌系统具有的“固定点”和“稳定窗”的问题也得到了改善和解决。

主权项

1.一种基于保面积Baker映射的混沌图像加密方法，包括以下步骤：(1)输入大小为N×M像素的原始图像；(2)分割图像，分割后的子块大小为n×m；(3)在每个分割后的n×m大小的矩形块中，按照从左往右从上往下顺序依次取读，得到如下像素点的位置序列：再利用保面积Baker映射依次对其像素进行运算，依次对分割后的每一个矩形块进行Baker映射运算，完成一次Baker映射置乱运算，保面积Baker映射为：(4)把置乱后图像的每个像素点以一维数组C的形式读取，将像素点用二进制形式表示成一维数组C中的元素；(5)由外部密钥x₀,y₀,z₀,r₀,β作为量子Logistic混沌系统的初始值进行迭代，舍弃开始迭代的前k次的值，再迭代N×M次，并将每次迭代的x，y，z的值分别保存在EX，EY，EZ三个序列中，其中EX表示x方向上的混沌序列，EY表示y方向上的混沌序列，EZ表示z方向上的混沌序列，量子Logistic混沌系统如下：式中z为可调参数，β是耗散参数，x_n、y_n、z_n是系统的状态值，分别是x_n和z_n的复共轭，系统参数取值范围r∈(3.74,4.00),β≥3.5,状态值x∈(0,1),y∈(0,0.2461),z∈(0,0.2461)这些参量的值可以在满足以上条件的前提下，任意选定；(6)然后把EX，EY，EZ这三个序列进如下变换：(7)变换得到FX，FY，FZ序列，变换的目的是将得到的小数序列转换成整数序列，为了方便后续的计算，这里还需要将十进制形式的序列转换成二进制形式；(8)将FX_i异或FY_i，再将结果再次异或FZ_i得到加密序列P；(9)然后对置乱后图像序列C进行下式运算：即可得到加密序列C₁；(10)把加密后的序列恢复成图像，完成整个图像加密过程。