[發(fā)明專利]基于放射形擴(kuò)散的圖像加密方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111474988.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN114244489A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉強(qiáng);楊曉唱;劉蜜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/00
• 分類號(hào): H04L9/00;H04L9/40
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.基于放射形擴(kuò)散的圖像加密方法，其特征在于，加密過(guò)程包括如下步驟：

步驟1：生成混沌序列：令原始灰色圖像I，其大小為m×n，采用二維邏輯正弦耦合映射（Two-Dimensional Logistic-Sine-Coupling Map，2D-LSCM），如公式（1）所示，產(chǎn)生4個(gè)混沌序列；具體為：隨機(jī)選取初始值x₀¹和y₀¹，迭代該映射m×n次，可得2個(gè)長(zhǎng)度為mn的混沌序列X¹={x¹_i}和Y¹={y¹_i}；隨機(jī)選取初始值x₀²和y₀²，迭代該映射m×n次，可得2個(gè)長(zhǎng)度為mn的混沌序列X²={x²_i}和Y²={y²_i}；

， （1）

其中，x_i∈(0, 1)，y_i∈(0, 1)，控制參數(shù)u=0.9912；

步驟2：混沌序列排序：利用公式（2）對(duì)X¹進(jìn)行升序排序，

[T, S]=sort(X¹)， （2）其中，sort(·)為排序函數(shù)，T為排序后的混沌序列，S為索引序列；

步驟3：混沌序列整數(shù)化：計(jì)算，

z¹_i = mod(floor(y¹_i×10¹⁴), 256)，i=1, 2, …, mn， （3）z²_i = mod(floor(x²_i×10¹⁴), 256)，i=1, 2, …, mn， （4）z³_i = mod(floor(y²_i×10¹⁴), 256)，i=1, 2, …, mn，（5）其中，y¹_i∈Y¹，x²_i∈X²，y²_i∈Y²，mod(·)為取模運(yùn)算函數(shù)，floor(·)為向下取整函數(shù)，可產(chǎn)生3個(gè)長(zhǎng)度為mn的整數(shù)混沌序列Z¹={z¹_i}，Z²={z²_i}和Z³={z³_i}；

步驟4：混沌序列二值化：將Z¹, Z², Z³分別進(jìn)行二值化處理，即混沌序列中的每個(gè)元素由十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為8個(gè)比特的二進(jìn)制表示，可得3個(gè)長(zhǎng)度為8mn的比特序列L¹={l¹_j}，L²={l²_j}，L³={l³_j}，其中，j=1, 2, …, 8mn；

步驟5：像素級(jí)置亂：將I轉(zhuǎn)換為1個(gè)長(zhǎng)度為mn的像素序列A；按照S中元素的順序改變A中的像素位置，可得1個(gè)長(zhǎng)度為mn的置亂圖像序列P={p_i}；

步驟6：圖像序列二值化：將P進(jìn)行二值化處理，即每個(gè)像素值由十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為8個(gè)比特的二進(jìn)制表示，可得1個(gè)長(zhǎng)度為8mn的比特序列Q={q_j}；

步驟7：放射形擴(kuò)散：放射形擴(kuò)散指一種用放射形結(jié)構(gòu)進(jìn)行的比特級(jí)擴(kuò)散，具體包括三級(jí)擴(kuò)散：第一級(jí)利用Q和L¹進(jìn)行兩位放射擴(kuò)散，可得1個(gè)長(zhǎng)度為8mn的比特序列R¹={r¹_j}；第二級(jí)利用R¹和L²進(jìn)行四位放射擴(kuò)散，可得1個(gè)長(zhǎng)度為8mn的比特序列R²={r²_j}；第三級(jí)利用R²和L³進(jìn)行八位放射擴(kuò)散，可得1個(gè)長(zhǎng)度為8mn的比特序列R³={r³_j}；

步驟8：生成加密圖像：將R³進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，即每8個(gè)比特轉(zhuǎn)換成1個(gè)十進(jìn)制數(shù)，可得1個(gè)大小為m×n的矩陣C，即為加密圖像。