[發明專利]超混沌Rossler系統的彩色圖像加密方法

有效

• 申請號: 201310396830.6
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103440613A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 杜翠霞;張定會;張宗楠
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種信息加密技術，特別涉及一種超混沌Rossler系統的彩色圖像加密方法。?

背景技術

我們生活在一個信息時代，隨著互聯網技術與多媒體技術的迅猛發展，網絡通訊已經成為信息傳播時代的主要工具，但由于網絡的開放性，圖像數據的安全與保密越來越引起人們的重視，如何保護圖像數據信息成為了人們普遍關注的問題。?

近年來，混沌研究是非線性科學領域的熱點問題之一，混沌系統以其對初值的敏感性的特點，越來越多地被應用到圖像加密系統的設計中，但低維的混沌系統密鑰空間太小，對于其加密方案已有很多攻擊方法可以破解，而較之低維混沌系統，高維混沌系統具有更復雜的動力學行為以及更好的隨機性，利用高維混沌系統實現保密通信，具有更高的安全性。?

超混沌系統一般定義為：具有四維或四維以上的微分方程系統，且至少有兩個及以上正的Lyapunov指數。與三維混沌系統相比，四維超混沌系統具有更為復雜的動力學行為，比一般混沌系統更難以預測，在信息安全領域具有更高的實用價值。而利用超混沌實現保密通信，具有更高的安全性，可見對于超混沌的研究已經是混沌應用的一個重要課題。?

發明內容

本發明是針對現時代對信息安全性要求越來越高的問題，提出了一種超混沌Rossler系統的彩色圖像加密方法，此方法的密鑰空間大，加密效果好，具有較強的抗統計攻擊的能力。?

本發明的技術方案為：一種超混沌Rossler系統的彩色圖像加密方法，具體包括如下步驟：?

1）、選取一幅?的彩色圖像作為待加密圖像，分別提取其RGB三分量的灰度圖像，并分別順次讀取各分量的各個位置的元素，組成長度為的明文序列；

2）、選取初值及步長作為超混沌Rossler系統的加密密鑰，代入

四維混沌系統動力學方程：?

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其中為系統狀態變量，為系統參數，利用Runge-Kutta算法，迭代次，得到四組長度為的Rossler加密混沌序列，并對序列進行相應處理：，其中表示序列中的每一個值；

3）、從混沌序列中選取三組混沌序列，并隨機從某一元素開始，分別依次提取個元素，組成混沌序列，并將這三個序列排列成一行列的矩陣，再由三組混沌序列中隨機依次取個元素，組成混沌序列，并將這三個序列排列成行一列的矩陣；

4）、生成三個的零矩陣，三個的零矩陣，將步驟3）中生成的六個矩陣按從小到大的順序排列，并獲得排序后六個矩陣行排列信息矩陣和列排列信息矩陣，假設矩陣中的第列數字為，那么就將矩陣的第行第列的元素置為1，同理，假設矩陣中的第行數字為，那么就將矩陣的第行第列的元素置為1，以此類推，原來的零矩陣經過如此變換變為矩陣、、、、、；

5）、利用置亂矩陣、、、、、，分別對原始圖像矩陣進行若干次置亂操作，得到置亂后的圖像各分量的信息矩陣；

6）、從序列中分別隨機依次取個元素，生成三個矩陣，并對做轉換處理操作，將其轉換為得到8位無符號整數混沌序列矩陣；

7）、將矩陣分別依次和進行逐位異或操作，獲得圖像的各分量的加密信息矩陣，再將加密圖像的各分量信息進行重組，得到信息序列，并按圖像標準格式保存，得到最終的彩色加密圖像；

8）、解密時，選取加密過程中使用的矩陣分別依次和加密信息矩陣進行逐位異或操作，得到信息矩陣。?

9）、利用置亂矩陣、、、、、，分別對信息矩陣進行與加密過程中相同次數的反置亂操作，得到反置亂后的信息矩陣；?

10）、將解密圖像的信息矩陣的各分量信息進行重組，得到信息序列，并按圖像標準格式保存，得到最終的解密圖像。

所述步驟5）置亂后的圖像各分量的信息矩陣為：?

????????????????????。

所述步驟6）中轉換處理具體如下公式：?

????????。

本發明的有益效果在于：本發明超混沌Rossler系統的彩色圖像加密方法，采用了超混沌Rossler系統對數字彩色圖像進行像素位置和像素值的置亂，安全性好，密鑰空間大，抗攻擊能力和抗剪切能力強。?

附圖說明

圖1為本發明超混沌Rossler系統的彩色圖像加密方法中加密流程圖；?