[發明專利]基于二維指數-余弦混沌系統的圖像加密方法

有效

• 申請號: 202110356974.3
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113055545B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉思聰;彭淑燕
• 申請（專利權）人: 江蘇經貿職業技術學院
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N1/44;H04L9/00
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 馬靜靜

1.一種基于二維指數-余弦混沌系統的圖像加密方法，其特征在于，包括構建2D-Ecs混沌系統和利用2D-ECs混沌系統對圖像信息進行混沌加密操作；

所述2D-ECs混沌系統的迭代公式，如下述公式(1)所示：

其中，控制參數a,b,c滿足a∈[0.2,0.4],b∈[0,1.75],c∈[0.65,0.85]，初始值x₀,y₀滿足x₀∈[0,1]，y₀∈[0,2]；

利用2D-Ecs混沌系統對圖像信息進行混沌加密操作的方法如下：

1)首先對原始圖像數據進行RGB多通道提??；

2)將抽取出的單通道圖像數據利用2D-ECs混沌系統進行混沌加密；

3)之后再將加密后的單通道圖像數據重寫回圖像當中，進而完成對圖像數據的加密。

2.根據權利要求1所述的基于二維指數-余弦混沌系統的圖像加密方法，其特征在于，在對抽取出的單通道圖像數據進行混沌加密時，采用“置亂-擴散-置亂”的加密方法，所述混沌加密的步驟包括第一輪置亂加密、擴散加密和第二輪置亂加密。

3.根據權利要求2所述的基于二維指數-余弦混沌系統的圖像加密方法，其特征在于，所述第一輪置亂加密，包括如下步驟：

步驟1)：在對抽取出的單通道圖像數據進行置亂操作時，首先利用2D-ECs混沌系統生成離散數據序列(x_n,y_n)，設置初始值(x₀,y₀)＝(0.74,1.38)，控制參數(a,b,c)＝(0.4,1.75,0.85)；迭代輪次為M*N+10000，其中M,N為原始圖像數據的寬、高值，迭代后將序列中前8000點數據廢棄不用；

在完成上述操作后，對生成的離散數據序列(x_n,y_n)進行去重處理，將去重后的x_n序列作為圖像置亂的行坐標，y_n序列作為圖像置亂的列坐標，來對單通道數據進行空間置亂操作，具體空間置亂操作如公式(2)所示：

p(x_i,y_j)＝p′(x_ni,y_mj)????????????????????????????(2)

步驟2)在完成了上述操作后，將從步驟1)中獲得的空間置亂后圖像數據沿列方向展開為一維序列數據；再利用由如下初始值(x₀,y₀)＝(0.15,1.7)與控制參數(a,b,c)＝(0.4,1.75,0.85)構成的2D-ECs混沌系統生成的用于第一輪加密的離散加密序列，來對空間置亂后圖像數據進行加密；2D-ECs混沌系統生成的離散加密序列(x_n,y_n)的長度為M*N+10000，其中M,N為原始圖像數據的寬、高值，迭代后將序列中前8000點數據廢棄不用；

步驟3)：先將單通道圖像數據進行坐標置亂后得到圖像數據Q；再將步驟2)中獲得的離散加密序列(x_n,y_n)與圖像數據Q進行雙螺旋加密，具體雙螺旋加密步驟如公式(3)所示：

其中x_n^-1,y_n^-1由離散加密序列(x_n,y_n)逆序排列得到，Q′為加密后的圖像密文數據；

通過上述步驟，即可完成第一輪置亂加密操作，得到第一輪置亂加密后的圖像密文數據Q′。