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专利号: 2019103889091
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于无穷维超混沌的图像加密方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,通过对无穷维超混沌吸引子系统选取合适的参数及初值,利用线性延迟反馈方法产生无穷维超混沌吸引子的混沌序列,并对该序列进行预处理,得到经处理后的序列;

步骤2,对原始数字图像P的四周进行随机值扩展,得到扩展图像P0;

步骤3,利用步骤1预处理的序列对步骤2得到的扩展图像P0的行和列进行混淆和扩展,得到加密图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于无穷维超混沌的图像加密方法,其特征在于,步骤1具体按照以下步骤实施:步骤1.1,采用无穷维超混沌吸引子系统模式进行密钥的选择,其中无穷维超混沌吸引子系统模式为公式(1):公式(1)中,a,b,c为系统的控制参数;x,y,z为系统的状态变量;k为反馈增益;τ>0为延迟时间;

给定无穷维超混沌吸引子系统的控制参数a、b、c、k、τ,两组不同的初始值x(0)、y(0)、z(0),及无穷维超混沌吸引子系统的延迟初始条件z(t)=0,-τ≤t<0,则无穷维超混沌吸引子系统演化生成两个长度分别为M+2和N+2的序列,即Z1={z11,z12,z13,…,z1i,…,z1M+2}和Z2={z21,z22,z23,…,z2j,…,z2N+2};

步骤1.2,序列预处理:

对步骤1.1生成的序列Z1和序列Z2通过公式(2)进行预处理,得到经处理后的序列 和序列 其中公式(2)为:Z*(i)=10q*Z(i)-round(10q*Z(i))+0.5         (2)公式(2)中,Z*表示经预处理后的原Z序列,q为向后移动的位数(q=8),round(·)为四舍五入运算。

3.根据权利要求1所述的一种基于无穷维超混沌的图像加密方法,其特征在于,步骤2具体过程为:利用随机数生成器生成两个大小为2*(N+2)的矩阵R0和大小为M*2的矩阵C0,先将C0矩阵的第一列填到原始数字图像像素矩阵P的左侧,再将C0矩阵的第二列填到原始数字图像像素矩阵P的右侧,然后将R0矩阵的第一行填到刚得到矩阵的最上方,即第一行之前,最后将R0矩阵的第二行填到矩阵的最下方,即最后一行之后,得到大小为(M+2)*(N+2)的扩展图像P0;其中矩阵R0和矩阵C0分别为:

4.根据权利要求1所述的一种基于无穷维超混沌的图像加密方法,其特征在于,步骤3具体按照以下步骤实施:步骤3.1,对扩展图像P0(i,j)的行元素进行混淆和扩散,其中P0(i,j)表示第i行和第j列的像素;

步骤3.1.1,用经处理后的序列 生成新行标m(i),具体操作如式(3):步骤3.1.2,原行标i与新行标m(i)的变换,具体操作如下:若j<i,则将i赋给j;否则,不变;

步骤3.1.3,用经处理后的序列 计算中间密钥k11和k12,具体操作如式(4)和式(5):其中,mod(a,b)是a对b的模运算;

步骤3.1.4,用k11(i)和k12(i)对P0(i,:)的元素进行XOR操作,具体操作如下:若i=m(i)时,

若i≠m(i)时,

其中, 是异或运算;

步骤3.1.5,P01的第i行与第m(i)行互换得到P02,具体操作如式(6)、式(7)、式(8)和式(9):temp=P01(i,:);                           (6)P01(i,:)=P01(m(i),:);                      (7)P01(m(i),:)=temp;                        (8)P02=P01.                                (9)步骤3.1.6,对于P02的第一列元素,进行如下操作:P1(i,j)=mod(P02(i,j)+P02(i,N+2),256);

步骤3.1.7,对于P02的其他列元素,进行如下操作:当j∈[2,N+2]时,P1(i,j)=mod(P02(i,j)+P1(i,j)-1),256).

步骤3.2,采用步骤3.1的方法,对P1(i,j)的列元素进行混淆和扩散;

步骤3.3,使用经处理后的序列 取代步骤3.1中的 序列,并使用列操作代替步骤

3.1中的行操作,即得到加密图像P2。