1.一种基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1.将大小为M×N的明文图像I分成R、G、B三个分量，利用该三个分量和外加密钥生成混沌系统参数和初始值，将混沌系统参数和初始值依次带入LLS混沌映射系统、SSS混沌映射系统和CCS混沌映射系统，得到混沌序列；根据混沌序列，获取用于置乱的序列组一和用于扩散的序列组二；

步骤2.利用序列组一构造三个拉丁方阵，分别对R、G、B三个分量进行分块置乱操作，得到大小为M×N的置乱矩阵R1、G1、B1；

步骤3.依次将置乱矩阵R1、G1、B1转换为大小为1×MN的矩阵R2、G2、B2；

步骤4.利用序列组二对矩阵R2进行扩散操作，得到大小为1×MN的扩散矩阵R3；基于序列组二和扩散矩阵R3对矩阵G2进行扩散操作，得到大小为1×MN扩散矩阵G3；基于序列组二和扩散矩阵G3对矩阵B2进行扩散操作，得到大小为1×MN扩散矩阵B3；

步骤5.依次将扩散矩阵R3、G3、B3转换为大小为M×N的矩阵R4、G4、B4；组合矩阵R4、G4、B4，得到密文图像C，完成加密；

一维混沌系统有Logistic映射xn+1＝FL(u,xn)＝u×xn×(1-xn)、Sine映射xn+1＝FS(r,xn)＝r×sin(π×xn)和Chebyshev映射xn+1＝FC(a,xn)＝cos(a×arccosxn)，式中，u∈(0,4]、r∈(0,1)，a∈N，且当a﹥1时，Chebyshev map具有混沌行为；利用两个相同一维混沌映射的输出序列的差值构造新的混沌系统，公式如下：xn+1＝F(u,xn,k)＝Fch(u,xn)×G(k)-floor(Fch(u,xn)×G(k))，其中，Fch(u,xn)是一维混沌映射，F(u,xn,k)是新得到的混沌映射，xn是混沌序列，n是迭代次数，G(k)＝2k，8≤k≤20，且k值越大，其混沌性能越好，u的取值为(0,10]，混沌系统的输出值范围为(0,1]，利用Logistic映射、Sine映射、Chebyshev映射，根据公式得到三个新混沌系统：LLS混沌映射系统xn+1＝u×xn×(1-xn)×2k-floor(u×xn×(1-xn)×2k)，SSS混沌映射系统xn+1＝u×sin(π×xn)×2k-floor(u×sin(π×xn)×2k)和CCS混沌映射系统xn+1＝cos((u+1)×arccos(xn))×2k-floor(cos((u+1)×arccos(xn))×2k)，式子中x0是初始值，n是迭代次数，u∈(0,10]；

步骤1中，依据R、G和B三个分量中的元素，对应分量最大值和方差值，获取分量密钥r1、g1、b1；根据分量密钥计算得到混沌系统初始值x0和参数u0；将混沌系统初始值x0和参数u0，依次带入LLS混沌映射系统、SSS混沌映射系统和CCS混沌映射系统，分别迭代N0+MN次；并舍弃前N0个值，得到三个长度为1×MN的混沌序列X_l、X_s和X_c；根据混沌序列X_l、X_s和X_c，选取用于置乱的序列组一和用于扩散的序列组二；

选取用于置乱的序列组一，包含如下内容：

A1)从给定数字集合一中任取3个不同数字进行数字排列，得到大小为P1×3的排列矩阵final_result1；

A2)从排列矩阵final_result1中选取第value1行的3个值，分别赋值给ind1、ind2、ind3：，

得到互不相同的ind1、ind2、ind3，其中，value1＝mod(floor((r1×b1+tg×t3+t2)×

1014),P1)+1，floor(x)表示取比x小的最大整数，tg、t2、t3为外加密钥，tg、t2、t3∈(0,+∞)；

A3)将三个长度为1×MN的混沌序列X_l、X_s和X_c两两组合，得到6个混沌序列组，记为：X1＝[X_l；X_s]，X2＝[X_c；X_l]，X3＝[X_s；X_c]，

X4＝[X_l；X_c]，X5＝[X_c；X_s]，X6＝[X_s；X_l]；

A4)按照如下公式分别从X1-X6中选取用于置乱的序列组一CH_R1、CH_G1、CH_B1：选取用于扩散的序列组二，包含如下内容：

B1)从给定数字集合二中任取3个不同的数进行数字排列，得到大小为P2×3的排列矩阵final_result2；

B2)从排列矩阵final_result2中选取第value2行的3个值，分别赋值给ind4、ind5、ind6：，

2

得到互不相同的ind4、ind5、ind6，其中，value2＝mod(floor((tb×g1×ind3+t3 +t2)×

1014),P2)+1tb为外加密钥，且tb∈(0,+∞)；

B3)组合混沌序列X_l、X_s和X_c，得到3×MN的数组Ch2，Ch2＝[X_l；X_s；X_c]；根据如下公式分别选取用于扩散的序列组二CH_R2、CH_G2和CH_B2：步骤2中利用序列组一构造三个拉丁方阵，从混沌序列CH_R1中取出2个序列Q1＝CH_R1(1,1:p2)和Q2＝CH_R1(2,1:p2)，构造p2阶拉丁方Lat_R：Lat_R＝LatinG(Q1,Q2)；并分别利用CH_G1、CH_B1构造p2阶拉丁方阵Lat_G、Lat_B。

2.根据权利要求1所述的基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤2中的分块置乱操作，包含如下内容：步骤21)将各分量进行分块处理，分为p2块，每块大小为p×p，其中，

步骤22)从序列组一中取出2个序列，构造p2阶拉丁方阵Lat_R、Lat_G、Lat_B；

步骤23)若 则执行步骤24)；否则，计数器初始化，执行步骤25)；

步骤24)分别利用拉丁方阵Lat_R、Lat_G、Lat_B，对R、G、B分量进行相应置乱操作，得到置乱矩阵R1、G1、B1，进入步骤3；

步骤25)分别利用拉丁方阵Lat_R、Lat_G、Lat_B，对R、G、B各分量进行置乱操作，得到相应置乱矩阵，计数器累加计数；

步骤26)判断计数器数值是否达到设定阈值，若达到，则将步骤25)最新得到的各分量的置乱矩阵，记为置乱矩阵R1、G1、B1，并进入步骤3；否则，将步骤25)最新得到的各分量的置乱矩阵顺时针旋转，并返回步骤25)循环执行。

3.根据权利要求1所述的基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤4具体包含如下内容：步骤41)利用外加密钥和三分量的置乱矩阵计算各分量的中间密钥sumR_a、sumG_a、sumB_a；

步骤42)修正序列组二中的每个元素，得到序列CH_R3、CH_G3、CH_B3；

步骤43)对矩阵R2中的每个像素进行扩散操作，得到扩散后的矩阵R3；

步骤44)利用矩阵R3对矩阵G2进行预处理操作，然后对矩阵G2中的每个像素进行扩散操作，得到扩散后的矩阵G3；

步骤45)利用矩阵G3对矩阵B2进行预处理操作，然后对矩阵B2中的每个像素进行扩散操作，得到扩散后的矩阵B3。

4.根据权利要求3所述的基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤41中，利用外加密钥和三分量的置乱矩阵计算各分量的中间密钥sumR_a、sumG_a、sumB_a，其中计算R分量的中间密钥sumR_a的公式表示为：，

计算中间密钥sumG_a、sumB_a时，分别将公式中的R2(i)和tr依次替换成G2(i)和tg、B2(i)和tb，其中，ind1、ind2分别为序列组一中的赋值变量，t2、tr、tg、tb均为外加密钥，且t2、tr、tg、tb∈(0,+∞)。

5.根据权利要求3所述的基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤42)中，序列组二中序列CH_R2、CH_G2、CH_B2的每一个元素的修正公式表示为：，

其中，CH_R2(i)、CH_G2(i)、CH_B2(i)、CH_R3(i)、CH_G3(i)和CH_B3(i)分别表示序列CH_R2、CH_G2、CH_B2、CH_R3、CH_G3和CH_B3的第i个元素，i＝1,2,….,MN。

6.根据权利要求5所述的基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤43中扩散操作包含如下内容：首先利用公式对矩阵R2的第一个像素进行扩散，扩散公式表示为得到扩散后的像素值R3(1)，其中，t3、t4为外加密钥，且t3∈(0,+∞)、t4∈(20,+∞)，sumR_a为获取的中间密钥，r1是获取的分量密钥；然后，利用公式：R3(i)＝CH_R3(i)⊕R2(i)⊕R3(kr)，kr＝floor(mod((R3(i-1)+CH_R3(i)+i),256)/256×(i-1))+1，对矩阵R2的第i个像素进行扩散，2≤i≤MN，直至i＝MN，完成扩散操作，得到扩散后的矩阵R3。

7.根据权利要求6所述的基于拉丁方置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤44)中利用矩阵R3对矩阵G2进行预处理操作，即：利用矩阵R3的最后一个像素去影响矩阵G2的第一个像素，公式表示为G2(1)＝G2(1)⊕R3(MN)；然后将矩阵R2的扩散公式中的sumR_a、r1、CH_R3、R2换成sumG_a、g1、CH_G3、G2，对矩阵G2分量的第一个像素进行扩散，得到扩散后的像素值G3(1)，接着，扩散矩阵G2分量的第i个像素，2≤i≤MN，得到矩阵G3，其中，kg＝ceil(mod((G3(i-1)+CH_G3(i)+i),256)/256×(i-1))+1，G3(i)＝CH_G3(i)⊕G2(i)⊕G3(kg)；步骤45)中，利用矩阵G3的最后一个像素去影响矩阵B2的预处理操作表示为：B2(1)＝B2(1)⊕G3(MN)，然后将矩阵R2的扩散公式中的sumR_a、r1、CH_R3、R2换成sumB_a、b1、CH_B3、B2，扩散矩阵B2的第一个像素，得到像素值B3(1)，接着，对矩阵B2的第i个像素进行扩散，2≤i≤MN，得到矩阵B3，其中，kb＝ceil(mod((B3(i-1)+CH_B3(i)+i),256)/256×(i-1))+1，B3(i)＝CH_B3(i)⊕B2(i)⊕B3(kb)。