[发明专利]一种基于混沌技术的新型图像置乱方法

摘要

本发明公开了一种基于混沌技术的新型图像置乱方法，通过量化处理后的混沌序列来控制图像的循环移位和旋转角度。首先结合彩色图像R，G，B，不同层的特征值产生混沌系统的三个初始值，然后通过独立的混沌系统产生三个混沌序列；根据明文图像长和宽的最大值定义变量w对混沌序列进行量化处理；最后通过三个混沌序列的两两结合来控制不同图层、不同行像素的循环移位位数和旋转角度，最终得到置乱后的彩色图像。本发明置乱后的图像具有很好的随机性，不仅能够抵御常规图像攻击，而且也打破传统置乱图像算法加密后不同图像层在相同位置像素具有很高相关性的局限。

主权项

1.一种基于混沌技术的新型图像置乱方法，其特征在于，包括图像置乱和图像解置乱两个过程；所述图像置乱过程包括如下步骤：1)分别求出RGB三层中二进制数“1”的百分比值，并将其设置为混沌系统的初始值xR(1)，xG(1)，xB(1)；2)比较初始图像的长和宽，取其较大值为参数w；根据初始值xR(1)，xG(1)，xB(1)，迭代混沌系统(1)w次，得到三组混沌序列xR(n)，xG(n)，xB(n)，1≤n≤w；其中，式(1)中0＜α＜1，且α≠0.5是帐篷映射的控制参数，i表示序列的第i个值，xR，G，B表示生成与RGB三层相对应的三组混沌序列；进一步通过下式(2)将上述所得到的三个序列的数值进行量化得到对应的整数序列x′R(n)，x′G(n)，x′B(n)；x′R，G，B(i)＝xR，G，B(i)×1014mod w+1 i∈(1，w)  (2)x′R，G，B表示通过量化后的三组混沌序列；3)对R、G、B三层进行循环移位和旋转操作，具体循环移位和旋转方式如下：假定置乱处理过程中各层数据矩阵任意时刻的行数为L，对图像R层的置乱步骤为：a.设i＝1，对R层中小于等于L/2的偶数行和大于等于L/2的奇数行进行循环左移x′G(i)位；对R层中的其它行进行循环右移x′B(i)位，如式(3)所示，其中i表示序列的第i个值，IR表示图像的R层矩阵，j表示图像的第j行；b.一次循环移位完成后，对得到的新矩阵向右旋转90°；c.令i＝i+1，重复步骤a和步骤b；d.当i＞w时，R层置乱操作完成；图像G层和B层的置乱步骤与R层的置乱步骤基本一致，只存在处理的细微区别，具体为：①G层与R层的奇偶移位方向相反且移位控制参数不同，如对G层中小于等于L/2的奇数行和大于等于L/2的偶数行进行循环左移x′R(i)位，对其它行进行循环右移x′B(i)位，具体如式(4)所示；②B层与R层的旋转方向相反且移位控制参数不同，如B层步骤b中为向左旋转90°，移位控制参数分别为x′R(i)和x′G(i)，具体如式(5)所示；通过上述对R层、G层和B层的置乱，最终得到置乱的图像，置乱过程结束；所述图像的解置乱过程包括如下步骤：1)与置乱过程的步骤1)、2)、3)一致，首先得到三个整数混沌序列x′R(n)，x′G(n)，x′B(n)，1≤n≤w；2)同理，对R、G、B三层进行循环移位和旋转操作，假设解置乱过程中各层矩阵任意时刻的行数为L，对R层的解置乱步骤为：a.设i＝w，对R层中小于等于L/2的偶数行和大于L/2的奇数行进行循环右移x′G(i)位，对R层中其它行进行循环左移x′B(i)位；b.一次循环移位完成后，对得到的新矩阵向左旋转90°；c.令i＝i‑1，重复步骤a和步骤b；d.当i≤0时，R层解置乱操作完成；对G层和B层的解置乱过程基本一致，具体细节区别为：G层各行的移位方式与R层相反，且控制参数分别为x′R(i)和x′B(i)；而B层解置乱时每次的旋转方向与R层相反，且以移位的控制参数分别为x′R(i)和x′G(i)的移位方式进行解置乱；通过上述对R层、G层和B层的解置乱，最终得到解置乱后的图像，解置乱过程结束。