[發(fā)明專利]一種具有多動(dòng)態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時(shí)空混沌的圖像加密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110240573.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112887507B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王興元;楊靜靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N1/44
• 分類號(hào): H04N1/44;H04L9/00;H04L9/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種具有多動(dòng)態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時(shí)空混沌的圖像加密方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、建立正弦多動(dòng)態(tài)多耦合映射晶格模型；

所述步驟S1中建立的時(shí)空混沌系統(tǒng)模型具體為：

其中，耦合系數(shù)S(e)定義為S(e_n)＝φsin(πe_n)，f(x)表示Logistic映射，μ表示Logistic映射的參數(shù)，x_n表示產(chǎn)生的混沌序列，i、p和q表示不同的格子，i、p和q的關(guān)系由不同的耦合模式?jīng)Q定；L表示格子數(shù)；n表示時(shí)間索引n＝1,2,3…；α和β表示Cat映射的參數(shù)；

S2、將大小為M×N×3，秘鑰為KR，KG，KB的明文圖像A分為三個(gè)圖像，分別為紅色明文圖像PR，綠色明文圖像PG和藍(lán)色明文圖像PB；

S3、將紅色明文圖像PR，綠色明文圖像PG和藍(lán)色明文圖像PB分別帶入SHA-512算法中，得到秘鑰KR，KG，KB；

S4、采用建立的所述正弦多動(dòng)態(tài)多耦合映射晶格模型進(jìn)行迭代，迭代次數(shù)為MN+10，獲取得到紅色明文圖像的擴(kuò)散序列RY、RKX、RL以及綠色明文圖像的擴(kuò)散序列GY、GKX、GL以及藍(lán)色明文圖像的擴(kuò)散序列BY、BKX、BL；

S5、對(duì)得到的三種顏色明文圖像的擴(kuò)散序列進(jìn)行加密處理，獲取圖像RC、GC和BC；

S6、采用秘鑰KR，KG，KB生成隨機(jī)排序索引GGG將得到的圖像RC、GC和BC進(jìn)行隨機(jī)混合，得到隨機(jī)混合索引GGG1；

S7、將隨機(jī)混合索引GGG1分為三個(gè)圖像，并作為R、G、B分量分配給密文圖像CC，得到最終的密文圖像CC。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多動(dòng)態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時(shí)空混沌的圖像加密方法，其特征在于，所述步驟S3還包括：

采用KR，KG，KB得到索引鏈KEXZ(1,M×N×3)的種子密鑰x；

將x引入Logistic映射f(x)＝μx(1-x)迭代M×N×3次，獲得下標(biāo)序列KEYZ；

按照升序的方式對(duì)下標(biāo)序列KEYZ進(jìn)行排序，獲得下標(biāo)序列KEYD。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多動(dòng)態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時(shí)空混沌的圖像加密方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

S41、將晶格數(shù)設(shè)置為4；

S42、將KR_i分配給晶格，i∈[1,4]，μ＝3.999+0.001×KR₅，e＝0.001+0.999×KR₆；

S43、對(duì)于每個(gè)晶格i的第j次迭代的值x_ij，令RB(i,j)＝x_ij；

S44、如果x_ij≥0.5，令RL(i,j)＝1；如果x_ij＜0.5，則令RL(i,j)＝0。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多動(dòng)態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時(shí)空混沌的圖像加密方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括：

S51、對(duì)紅色明文圖像的擴(kuò)散序列RY、RKX、RL進(jìn)行處理，得到紅色明文圖像的前向序列RSN1，RSN2、RSA、RDA以及后向序列RNX1、RNX2、RSB、RDB；

S52、按升序?qū)U(kuò)散序列RY進(jìn)行排序，以獲得相應(yīng)的下標(biāo)序列RD；

S53、使用下標(biāo)序列RD和擴(kuò)散序列RL獲得前向索引鏈RSBIC；

S54、使用前向索引鏈RSBIC獲得后向索引鏈RNCIC；

S55、使用前向索引鏈RSBIC、前向序列RSA、RDA、RSN1、RSN2執(zhí)行前向擴(kuò)散，獲得前向加密圖像RE；

S56、使用后向索引鏈RNCIC、后向序列RSB、RDB、RNX1、RNX2、執(zhí)行向后擴(kuò)散，獲得向后加密圖像RC；

S57、重復(fù)執(zhí)行上述步驟S51-S56依次對(duì)綠色明文圖像的擴(kuò)散序列以及藍(lán)色明文圖像的擴(kuò)散序列進(jìn)行加密處理，得到加密圖像GC和加密圖像BC。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有多動(dòng)態(tài)耦合系數(shù)的多耦合映射晶格中的時(shí)空混沌的圖像加密方法，其特征在于，所述種子密鑰x具體為：