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专利号: 2019113260832
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于位级置乱和动态叠加扩散的图像加密方法,其特征是:该方法由以下步骤实现:步骤一、选择大小为M×N的灰度图像作为原始图像Image;

步骤二、将步骤一所述的原始图像Image中的每个像素的像素值采用8位二进制数表示,生成位级矩阵Imagebn;

步骤三、将步骤二所述的位级矩阵Imagebn进行矩阵变换,转换为一维位级序列Simagebn;

步骤四、将步骤三所述一维位级序列Simagebn按照序列置乱密钥合并为大小为(M×N)×8的组合矩阵Himage;

步骤五、依次提取所述组合矩阵Himage中的每八位二进制位,转换为十进制数,生成十进制组合矩阵DHimage;

步骤六、将步骤五中所述的组合矩阵DHimage进行矩阵变换,变形大小为的分割矩阵Fimage,m为分割块大小,m为能够被M与N整除的正整数;

步骤七、将步骤六所述的分割矩阵Fimage按照矩阵分割步长ST,分割成F个m×m大小的置乱块ZBj,j=1,2,...,F;

步骤八、迭代混沌系统,并将迭代结果映射为0到255之间的正整数,获得大小为的混沌分割矩阵FCM;

步骤九、将步骤八获得的混沌分割矩阵FCM分别以混沌矩阵分割步长ST,分割成大小为m×m的混沌块BFCMj;

步骤十、对步骤七所述的置乱块ZBj与步骤九所述混沌块BFCMj进行扩散操作,获得扩散图像块KBj;

步骤十一、将扩散图像块KBj按照矩阵分割步长ST,排列成大小为 扩散矩阵KM;

步骤十二、将扩散循环次数r减1,判断所述扩散循环次数r是否为0,如果是,则执行步骤十三,如果否,将步骤十一所述的扩散矩阵KM赋值给所述分割矩阵Fimage,执行步骤七;

步骤十三、将扩散矩阵KM进行矩阵变形,转化为M×N的加密图像Enimage。

2.根据权利要求1所述的基于位级置乱和动态叠加扩散的图像加密方法,其特征在于:步骤二中,将原始图像Image中每个像素的像素值均采用8位二进制数表示,将每个8位二进制数的第八位组成第1个位级矩阵,第七位组成第2个位级矩阵,以此类推取到第一位,共生成8个位级矩阵,用下式表示为:Imagebn=bitget(Image,9-bn)其中,bitget为提取位值函数,Imagebn为第bn个位级矩阵,bn=1,2,...,8。

3.根据权利要求1所述的基于位级置乱和动态叠加扩散的图像加密方法,其特征在于:步骤四中所述的序列置乱密钥为:

即把组合矩阵Himage的每列作为一个单位进行置乱,将组合矩阵Himage置乱过程中的位置移动顺序记为序列置乱密钥,SZkey={L1,L2,...,Li},i=8,Li∈(1,2,3,4,5,6,7,8),Li为移动位置。

4.根据权利要求1所述的基于位级置乱和动态叠加扩散的图像加密方法,其特征在于:步骤六中,所述分割矩阵Fimage用下式表示为:

5.根据权利要求1所述的基于位级置乱和动态叠加扩散的图像加密方法,其特征在于,还包括解密方法,由以下步骤实现:步骤A、将步骤十三加密后的图像Enimage按照步骤七所述的方法进行矩阵分割,分割成F个m×m大小的置乱块ZBj*,j=1,2,…,F;

步骤B、迭代混沌系统,获得大小为 的混沌分割矩阵BFCM,将所述混沌分割矩阵BFCM以混沌矩阵分割步长ST,分割成大小为m×m的混沌块BFCMj*;

步骤C、对步骤A所述的置乱块ZBj*与步骤B所述混沌块BFCMj*进行扩散操作,获得扩散图像块KBj*;

步骤D、将扩散图像块KBj*按照矩阵分割步长ST,排列为 的扩散矩阵KM*;

步骤E、将扩散循环次数r减1,判断所述扩散循环次数r是否为0,如果是,则执行步骤F,如果否,将步骤D所述的扩散矩阵KM*赋值给所述分割矩阵Enimage,执行步骤A;

步骤F、将KM*进行矩阵变换,变形为大小为M×N的矩阵DHimage*,将所述矩阵DHimage*转换为二进制矩阵,并根据步骤四中序列置乱密钥的逆序进行重新排序,获得逆矩阵Himage*;

步骤G、依次提取步骤F中逆矩阵Himage*中的每八位二进制数,并转换为十进制数,将逆矩阵变形为M×N的矩阵,获得解密图像Image*。