[發(fā)明專利]基于耦合映像格子模型的圖像加密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110106876.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN112765635B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田軍鋒;范素娟;魯?shù)t;王雅娣;喬保軍;左憲禹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F21/60
• 分類號(hào): G06F21/60;G06F21/62;G06F21/64
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強(qiáng)

1.基于耦合映像格子模型的圖像加密方法，其特征在于，包括：

步驟1：利用明文圖像P的哈希值和外部密鑰計(jì)算得到耦合映像格子混沌系統(tǒng)的控制參數(shù)和初始值；其中，所述明文圖像P的大小為M×N，M為行數(shù)，N為列數(shù)；按照公式(3)利用明文圖像的哈希值和外部密鑰計(jì)算出耦合映像格子混沌系統(tǒng)的控制參數(shù)ε、τ和初始值x₀(1)、x₀(2)、x₀(3)：

其中，hex2dec(*)表示將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)，H為利用哈希函數(shù)SHA-256生成明文圖像P的256位哈希值，按照8位一組，共得到32組，將H表示為H＝[h₁,h₂,...h₃₂]；ε₀,τ₀和x₀₁,x₀₂,x₀₃是f(*)混沌映射函數(shù)下的耦合映像格子混沌系統(tǒng)的外部密鑰的控制參數(shù)和初始值；

步驟2：根據(jù)所述控制參數(shù)和初始值迭代耦合映像格子系統(tǒng)，得到f(x)混沌序列記為F＝{F₁,F₂,F₃}和耦合映像格子混沌序列記為X＝{X₁,X₂,X₃}；

步驟3：利用排序函數(shù)分別對(duì)序列F₁和序列X₁進(jìn)行排序，分別得到對(duì)應(yīng)的索引矩陣findex和xindex，利用索引矩陣findex和xindex對(duì)明文圖像P進(jìn)行置亂操作，得到置換圖像P″；按照公式(5)所示的排序函數(shù)分別對(duì)序列F₁和序列X₁進(jìn)行排序，分別得到對(duì)應(yīng)的索引矩陣findex和xindex：

其中，sort(*)表示對(duì)序列進(jìn)行按升序排序函數(shù)，SF₁表示序列F₁升序排序結(jié)果；SX₁表示序列X₁升序排序結(jié)果；

按照公式(6)利用索引矩陣findex和xindex對(duì)明文圖像P進(jìn)行置亂操作，得到置換圖像：

其中，P′表示采用索引矩陣findex對(duì)明文圖像P進(jìn)行置換后得到的置換圖像；P″表示采用索引矩陣xindex對(duì)置換圖像P′進(jìn)行列置后得到的置換圖像；

步驟4：將序列F₂和序列X₂分別轉(zhuǎn)換成0～255的整數(shù)序列F′₂和X′₂，然后將兩個(gè)整數(shù)序列F′₂和X′₂分別轉(zhuǎn)換成M×N矩陣F″₂和X″₂，利用得到的兩個(gè)M×N矩陣F″₂和X″₂與置換圖像P″進(jìn)行擴(kuò)散操作，得到擴(kuò)散圖像C′；按照公式(7)將序列F₂和序列X₂轉(zhuǎn)換成0～255的整數(shù)序列F′₂和X′₂：

其中，floor(*)表示向下取整函數(shù)，mod表示取模運(yùn)算，i＝1,2,3…,MN；

按照公式(9)利用得到的兩個(gè)M×N矩陣F″₂和X″₂與置換圖像P″進(jìn)行擴(kuò)散操作，得到擴(kuò)散圖像C′：

其中，表示異或操作；

步驟5：將序列F₃和序列X₃分別轉(zhuǎn)換成0～255的整數(shù)序列F′₃和X′₃，然后將兩個(gè)整數(shù)序列F′₃和X′₃分別轉(zhuǎn)換成M×N矩陣F″₃和X″₃，利用得到的兩個(gè)M×N矩陣F″₃和X″₃與擴(kuò)散圖像C′進(jìn)行逆向擴(kuò)散操作，得到最終的密文圖像C；按照公式(10)將序列F₃和序列X₃分別轉(zhuǎn)換成0～255的整數(shù)序列F′₃和X′₃：

其中，floor(*)表示向下取整函數(shù)，mod表示取模運(yùn)算，i＝1,2,3…,MN；

按照公式(12)利用得到的兩個(gè)M×N矩陣F″₃和X″₃與擴(kuò)散圖像進(jìn)行逆向擴(kuò)散操作，得到最終的密文圖像C：

其中，表示異或操作。