1.基于混合域和LSS型耦合映像格子的彩色图像加密方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:输入大小为M×N×3的彩色明文图像I0,分离明文图像I0的红、绿、蓝三基色分量,得到三个大小为M×N的矩阵R0、G0、B0,结合密钥产生LSS型耦合映像格子的参数和初始值,所述密钥包括α、β、xt(0)(t=1,2,3,4),其中α、β为耦合强度,xt(0)(t=1,2,3,4)为系统初始值;利用LSS型耦合映像格子产生密钥流L1、L2、L3、K1、K2;
步骤2:分别对矩阵R0、G0、B0进行二维离散小波变换,得到三组大小为M1×N1的子带,即低频子带cAθ、低高频子带cHθ、高低频子带cVθ、高频子带cDθ,θ=R,G,B;
步骤3:保持高低频子带cVθ不变,利用密钥流L1、L2、L3对所述步骤2中其余子带进行置乱,得到置乱后的子带 将所有子带分别缩小M1×N1倍并乘以负1,得到缩小并乘以负1后的子带cA′θ,cH′θ,cV′θ,cD′θ;
步骤4:交换缩小后的各子带的内容,即 对
每组子带 分别做二维离散小波逆变换,得到三个加密分量R1、G1和B1;
步骤5:对R1、G1、B1分别做分块处理,并利用密钥流K1和K2对分块后的矩阵进行位级扩散操作,得到最终的密文图像C。
2.根据权利要求1所述的基于混合域和LSS型耦合映像格子的彩色图像加密方法,其特征在于,所述LSS型耦合映像格子的描述如下:xn+1(i)=(1-α)f(xn(i))+αf(xn(i-1)) (1)其中,f(xn+1)=[βf(xn)(1-f(xn))+(4-β)sin(πf(xn))/4]mod 1,n为离散时间步数,i为离散格子坐标,α∈(0,1),β∈(0,4]。
3.根据权利要求1所述的基于混合域和LSS型耦合映像格子的彩色图像加密方法,其特征在于,所述步骤1包括:步骤1.1:输入大小为M×N×3的彩色明文图像I0,分离明文图像I0的红、绿、蓝三基色分量,得到三个大小为M×N的矩阵R0、G0、B0;
步骤1.2:根据矩阵R0、G0、B0,得到明文图像像素和SV1,SV1按如下公式进行计算:将密钥α、β、xt(0)(t=1,2,3,4)和SV1作为SHA-512哈希函数的输入参数,产生64个8位长的会话密钥γi(i=1,2,…,64);利用会话密钥按照如下公式更新LSS型耦合映像格子的参数和初始值:α′=α0-tp1+tp2 (10)
β′=β0+(tp3+tp4)/2 (11)
x′1(0)=(x1(0)+tp4)mod 1 (12)x′2(0)=(x2(0)+tp5)mod 1 (13)x′3(0)=(x3(0)+tp6)mod 1 (14)x′4(0)=(x4(0)+tp7)mod 1 (15)其中,tp1、tp2、tp3、tp4、tp5、tp6、tp7均为临时变量,mod为模运算符号, 为按位异或运算符号;α0为α的初始值,β0为β的初始值,α′、β′为LSS型耦合映像格子更新后的参数,x′t(0)(t=1,2,3,4)为LSS型耦合映像格子更新后的初始值;
步骤1.3:利用所述参数α′、β′及所述初始值x′t(0)(t=1,2,3,4),迭代变形耦合映像格子MN+l次,并抛弃前l个值,l≥1000,得到长度为MN的四组混沌序列X,Y,Z,W;
步骤1.4:对序列X,Y,Z,W做如下的改进,得出密钥流L1、L2、L3、K1、K2:S′(i)=1013×S(i)-fix(1013×S(i)),(S=X,Y,Z,W;i=1,2,…,MN) (16)SK1={X′(1),X′(2),…,X′(MN/4)} (17)SK2={Y′(2MN/4+1),Y′(2MN/4+2),…,Y′(3MN/4)} (18)SK3={Z′(MN/4+1),Z′2(MN/4+2),…,Z′(2MN/4)} (19)SK4={W′(1),W′(2),…,W′(MN/16)} (20)[V1,L1]=sort(SK1) (21)
[V2,L2]=sort(SK2) (22)
[V3,L3]=sort(SK3) (23)
K1(i,j)=mod(fix(abs(W′(i,j)×1012)),256) (24)K2(k)=mod(fix(abs(SK4(k)×1014)),256) (25)其中,S′(i)、SK1、SK2、SK3、SK4均为临时变量,i=1,2,…,MN,j=1,2,…,MN,k=1,2,…,MN/16;fix(.)为取整函数,mod(·,·)为取余函数,abs(·)为取绝对值函数,sort(.)为排序函数。
4.根据权利要求1所述的基于混合域和LSS型耦合映像格子的彩色图像加密方法,其特征在于,所述对矩阵R0、G0、B0进行二维离散小波变换,按照如下公式进行:[cAR cHR cVR cDR]=dwt2(R0,'Haar') (26)[cAG cHG cVG cDG]=dwt2(G0,'Haar') (27)[cAB cHB cVB cDB]=dwt2(B0,'Haar') (28)。
5.根据权利要求1所述的基于混合域和LSS型耦合映像格子的彩色图像加密方法,其特征在于,所述对每组子带 分别做二维离散小波逆变换,按照如下公式进行:
R1=idwt2(cA′R,cH′R,cV′R,cD′R,′Haar′) (29)G1=idwt2(cA′G,cH′G,cV′G,cD′G,′Haar′) (30)B1=idwt2(cA′B,cH′B,cV′B,cD′B,′Haar′) (31)其中,R1、G1和B1分别是小波加密图像的R、G、B基色分量。
6.根据权利要求1所述的基于混合域和LSS型耦合映像格子的彩色图像加密方法,其特征在于,所述利用密钥流K1和K2对分块后的矩阵进行位级扩散操作,得到最终的密文图像C,按照如下方式进行:其中,i=1,2,…,MN,j=1,2,…,MN,k=1,2,…,MN/16;
合并Cr、Cg和Cb三个分量可以得到最终的密文图像C。