[发明专利]基于超混沌系统的图像加密方法及装置、解密方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于超混沌系统的图像加密方法及装置，该方法包括：对原始彩色图像的各颜色分量R、G、B进行随机性编排处理，得到编排后的图像；通过超混沌系统获取像素扩散的密钥矩阵以及像素置乱的密钥；通过所述像素扩散的密钥矩阵对编排后的图像进行像素扩散处理，得到像素分布均匀的扩散图像；根据所述像素置乱的密钥，对所述扩散图像进行矩阵变换，以变换图像像素的排列位置，获取加密后图像。此外，本发明还提供了一种基于超混沌系统的图像解密方法及装置。本发明所提供的加解密方法及装置，使得密文、密钥、明文紧密联系，具有良好的扩散效果，大大提高图像加密的保密性和安全性。

主权项

1.一种基于超混沌系统的图像加密方法，其特征在于，包括：/n将大小为M×N×3的原始彩色图像的R、G、B三色素分别存放在R、G、B三个M×N的二维矩阵中，按照下述计算步骤，对R、G、B分量重新编排，得到编排后的图像im_M×3N：/nS11：根据下式计算X、Y的值：/n /nX＝mod(X,M)+1；/nY＝mod(Y,3N)+1；/n其中，a、b为系统的控制参数，mod函数为求余函数；/nS12：判断得到的X、Y值，如果0<Y<(N+1)，则把R(X,Y)赋值给im(i,j)；如果N<Y<(2N+1)，则把G(X,Y-N)赋值给im(i,j)；如果2N<Y<(3N+1)，则把B(X,Y-2N)赋值给im(i,j)；/n重复步骤S11、S12，直到R、G、B所有元素编排完成；/nS21：超混沌系统预迭代N₀₁次；初始化空序列B；/nS22：超混沌系统迭代一次，得到一组新的状态值{x,y,z,w}，并计算m＝mod(abs(x+y+z+w),3)，若m＝0，将{x,y,z,w}加入序列B；若m＝1，将{x,z,y,w}加入序列B；若m＝2，将{w,x,z,y}加入序列B；其中，所述超混沌系统为四维超混沌系统；x，y，z，w为所述超混沌系统各轴向的坐标值；/nS23：重复M×(3N/4+1)次S22，生成一个大小为M×(3N+4)的原始超混沌序列矩阵B；/nS24：按照变换式/nK(i,j)＝mod(floor((abs(B(i,j))-floor(abs(B(i,j))))×10¹⁴),256)/n1≤i≤M,1≤j≤(3N+4)对混沌序列B进行改造，得到像素扩散的密钥矩阵K_M×(3N+4)；/n其中，floor函数为向下取整函数，abs函数为绝对值函数；/n将超混沌系统迭代N₀₂次；初始化一空序列R、V；/n利用超混沌系统迭代产生数据，然后计算/nR(i)＝mod(floor((abs(x)-floor(abs(x)))×10¹⁴),M)+1(1≤i≤M)，R(i)∈[1,M]，迭代超混沌系统，直到产生M个完全不同的整数R值；/n计算V(i)＝mod(floor((abs(x)-floor(abs(x)))×10¹⁴),3N)+1(1≤i≤3N)，V(i)∈[1,3N]，迭代超混沌系统，直到产生3N个完全不同的整数V值；/n得到像素置乱的密钥R、V；/n其中，floor函数为向下取整函数，abs函数为绝对值函数；/nS31：按照下述公式对图像进行扩散处理，式中当(i＝1,j＝1)时，C(i,j-1)设为[0,255]之间的整数C0，可视为系统密钥的一部分；当(1＜i≤M,j＝1)时，令C(i,j-1)＝C(i-1,3N)：/n /n其中，C(i,j)为扩散图像；/nS32：重复L轮步骤S31，直到输出图像的像素分布均匀为止；/n根据所述像素置乱的密钥R、V，对扩散图像进行行列置乱P(i,j)＝C(R(i),V(j)),(1≤i≤M,1≤j≤3N)，得到加密后图像P_M×3N。/n