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专利号: 202010008597X
申请人: 中国矿业大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于立体置乱模型和混沌的彩色图像加密方法,其特征在于,加密过程包括如下步骤:步骤1:建立三维原始矩阵:令原始图像为m×n的彩色图像A1,定义一个大小为m×n×3的矩阵O,其元素为区间[1, 3mn]中的所有整数;令a=m/4,b=n/4,将O等分为16个大小为a×b×3的三维矩阵,再按照从左往右、从上往下和从前往后的顺序,依次将这些三维矩阵转换成一个a×b×48的三维矩阵O1;

步骤2:二维Zigzag变换:O1可视为由48个a×b的二维矩阵构成,依次定义为P1, P2, …, Pi, …, P48,Pi称为一页;利用二维Zigzag变换对Pi进行页置乱,得置乱结果为元胞数组Qi,i=1, 2, …, 48,其长度均为t=a+b-1;用Q1, Q2, …, Q48构成一个48×t的元胞数组Q;利用二维Zigzag变换对Q进行元胞数组置乱,得置乱结果为元胞数组R;

步骤3:生成索引矩阵:按照一定顺序,将R中元素值转换成m×n×3的三维索引矩阵I;

步骤4:图像立体置乱:将建立的从O到I的映射,称为立体置乱模型;将该模型作用在原始图像A1上,可得置乱图像A2;

步骤5:混沌置乱:利用一维Logistic映射产生长度为m的混沌序列X1={x1i}和长度为n的混沌序列Y1={y1j},计算:x2i=mod[floor(x1i×1016), m-1]+1, i=1, 2, …, m,  (1)y2j=mod[floor(y1j×1016), n-1]+1, j=1, 2, …, n,  (2)其中,floor()是取整函数,mod()是取模运算函数,x1i∈X1和y1j∈Y1;令X2={x2i},Y2={y2j};然后,对A2的第i行像素进行长度为x2i的循环移位,i=1, 2, …, m,得置乱图像A3;对A3的第j列进行长度为y2j的循环移位,j=1, 2, …, n,得置乱图像A4;

步骤6:图像扩散:利用一维Logistic映射产生大小为3mn的混沌序列L,并按一定规则将其转换成m×n×3的矩阵B;计算: A5= A4⊕B,  (3)

其中,⊕表示异或运算;得加密图像A5。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤2中,页置乱指:以元素为置乱单位,对每页Pi (i=1, 2, …, 48)进行二维Zigzag变换,变换结果为元胞数组Qi,其元素对应Pi中一条右斜对角线上的所有元素集,即下式中每个虚椭圆内的元素;Pi和Qi的数据结构以及转换关系具体为:。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2中,元胞数组置乱指:以Qi中元素为置乱单位,对Q进行一次48×t的二维Zigzag变换,变换结果为元胞数组R,Qi和R的数据结构以及转换关系具体为:。