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专利号: 2020101147085
申请人: 南通大学
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:2024-04-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种图片转汉字的加密方法,其特征在于,包括下面几个步骤:

(1)将某幅彩色图片分解出红、绿、蓝三基色,分别表示为矩阵R、G、B,再利用自定义的矩阵R、G、B数据提取规则,将矩阵R、G、B中数据分别提取并放入数值序列RP、GP、BP中,得到数值序列RP={RP1,...,RPi,...,RPM×N}、GP={GP1,...,GPi,...,GPM×N}和BP={BP1,...,BPi,...,BPM×N},其中彩色图片和矩阵R、G、B的大小均为M×N,数值序列RP、GP、BP的长度为M×N;

(2)将数值序列RP、GP、BP中各元素依次进行二进制转换,得到二进制序列RB={RB1,...,RBi,...,RB8×M×N}、GB={GB1,...,GBi,...,GB8×M×N}和BB={BB1,...,BBi,...,BB8×M×N},再利用自定义规则将3个二进制序列RB、GB和BB转换为2个二进制序列,得到二进制序列P1={P11,...,P1i,...,P18×M×N}和二进制序列P2={P21,...,P2i,...,P28×M×N};

(3)首先利用外部加密密钥(α,β),按照如下(1)-(5)公式分别计算得到混沌系统的初值x1、参数μ、初始迭代步数m、第一抽取间隔n1和第二抽取间隔n2,令

则x1=mod(δ+α,0.99999)+0.00001,             (1)

μ=β+mod(δ,4-β),                       (2)

其中,α∈(0,1),β∈(3.75,4),

然后由初值x1和参数μ,对如下公式(6)所示的Logistic混沌系统进行迭代,k表示迭代次数(k=1,2,3,....),xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号,xk+1=μ·xk·(1-xk)               (6)

得到混沌序列X={x1,x2,...,xk,...},从混沌序列X的第m个元素开始每隔n1个元素取1个,从而形成长度为8×M×N的混沌序列Y={Y1,...,Yk,...,Y8×M×N},并从混沌序列X的第m个元素开始每隔n2个元素取1个,从而形成长度为8×M×N的混沌序列Z={Z1,...,Zk,...,Z8×M×N};

(4)首先,将混沌序列Y按升序排序,根据混沌序列Y排序前、后的位置变化置乱规则,对二进制序列P1={P11,P12,...,P18×M×N}进行置乱,得到置乱后的二进制序列同时将混沌序列Z按升序排序,根据混沌序列Z排序前、后的位置变化置乱规则,对二进制序列P2={P21,P22,...,P28×M×N}进行置乱,得到置乱后的二进制序列

然后,将置乱后的二进制序列 中元素从头到尾依次正向以6个元素为单位进行分组,如剩多余元素则在其末尾补二进制‘1’直至补满6个一组,得到分组后的二进制分组序列,表示为 同时将置乱后的二进制序列 中元素从尾到头依次逆向以

6个元素为单位进行分组,如剩多余元素则在其末尾补二进制‘1’直至补满6个一组,得到分组后的二进制分组序列,表示为 其中每一个二进制分组序列或 均包含6个二进制位,且所述分组的数量为

接着,将每一个二进制分组序列 其中i=1,2,3,...,L,依次进行如下操

作:

①利用混沌序列X,按照如下所示公式(7)计算分别得到移位方向d_shift1、d_shift2和移位个数k_shift1、k_shift2,其中,

②当d_shift1=0时,将二进制分组序列 中元素循环左移k_shift1位,得到移位后的二进制分组序列 当d_shift1=1时,将二进制分组序列 中元素循环右移k_shift1位,得到移位后的二进制分组序列当d_shift2=0时,将二进制分组序列 中元素循环左移k_shift2位,得到移位后的二进制分组序列 当d_shift2=1时,将二进制分组序列 中元素循环右移k_shift2位,得到移位后的二进制分组序列③将移位后的二进制分组序列 和 分别按照如下所示公式(8)进行运算,

得到数值型数据PP1i和PP2i,

最后将数值型数据PP1i和PP2i分别进行组合,从而得到分组移位后的数值序列PP1={PP11,...,PP1i,...,PP1L}和PP2={PP21,...,PP2i,...,PP2L};

(5)对分组移位后的数值序列PP1和PP2,进行数值与汉字的转换,得到对应的属于GB2312汉字集的序列C,即为该幅彩色图片的加密密文,其中序列C的长度为

2.根据权利要求书1所述的一种图片转汉字的加密方法,其特征在于:步骤(1)中所述的自定义的矩阵R、G、B数据提取规则,将矩阵R、G、B中数据分别提取并放入数值序列RP、GP、BP中,是指R、G、B矩阵数据提取的初始位置参数和方向参数分别由如下所示公式(9)计算,当R_position=0、R_direction=0时,从R矩阵的最左上角位置开始从左往右逐行提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=0、R_direction=1时,从R矩阵的最左上角位置开始从上往下逐列提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=1、R_direction=0时,从R矩阵的最右上角位置开始从右往左逐行提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=1、R_direction=1时,从R矩阵的最右上角位置开始从上往下逐列提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=2、R_direction=0时,从R矩阵的最左下角位置开始从左往右逐行提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=2、R_direction=1时,从R矩阵的最左下角位置开始从下往上逐列提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=

3、R_direction=0时,从R矩阵的最右下角位置开始从右往左逐行提取数据并按序放入数值序列RP,当R_position=3、R_direction=1时,从R矩阵的最右下角位置开始从下往上逐列提取数据并按序放入数值序列RP,其中数值序列RP表示为{RP1,RP2,...,RPi,...,RPM×N},其中i=1,2,3,...,M×N-1,M×N.

当G_position=0、G_direction=0时,从G矩阵的最左上角位置开始从左往右逐行提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=0、G_direction=1时,从G矩阵的最左上角位置开始从上往下逐列提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=1、G_direction=0时,从G矩阵的最右上角位置开始从右往左逐行提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=1、G_direction=1时,从G矩阵的最右上角位置开始从上往下逐列提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=2、G_direction=0时,从G矩阵的最左下角位置开始从左往右逐行提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=2、G_direction=1时,从G矩阵的最左下角位置开始从下往上逐列提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=

3、G_direction=0时,从G矩阵的最右下角位置开始从右往左逐行提取数据并按序放入数值序列GP,当G_position=3、G_direction=1时,G矩阵的最右下角位置开始从下往上逐列提取数据并按序放入数值序列GP,其中数值序列GP表示为{GP1,GP2,...,GPi,...,GPM×N},其中i=1,2,3,...,M×N-1,M×N.

当B_position=0、B_direction=0时,从B矩阵的最左上角位置开始从左往右逐行提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=0、B_direction=1时,从B矩阵的最左上角位置开始从上往下逐列提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=1、B_direction=0时,从B矩阵的最右上角位置开始从右往左逐行提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=1、B_direction=1时,从B矩阵的最右上角位置开始从上往下逐列提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=2、B_direction=0时,从B矩阵的最左下角位置开始从左往右逐行提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=2、B_direction=1时,从B矩阵的最左下角位置开始从下往上逐列提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=

3、B_direction=0时,从B矩阵的最右下角位置开始从右往左逐行提取数据并按序放入数值序列BP,当B_position=3、B_direction=1时,从B矩阵的最右下角位置开始从下往上逐列提取数据并按序放入数值序列BP,其中数值序列BP表示为{BP1,BP2,...,BPi,...,BPM×N},其中i=1,2,3,...,M×N-1,M×N.

3.根据权利要求书1所述的一种图片转汉字的加密方法,其特征在于:步骤(2)中所述的将数值序列RP、GP、BP中各元素依次进行二进制转换,是指采用dec2bin(mod(RPi+7,

256),8)函数将数值序列RP中各元素依次转换为8位二进制,采用dec2bin(GPi,8)函数将数值序列GP中各元素依次转换为8位二进制,采用dec2bin(mod(BPi-1,256),8)函数将数值序列BP中各元素依次转换为8位二进制。

4.根据权利要求书1所述的一种图片转汉字的加密方法,其特征在于:步骤(2)中所述的利用自定义规则将3个二进制序列转换为2个二进制序列,是指二进制序列RB、GB和BB中各元素按位进行异或操作,即 得到二进制序列P1={P11,...,P1i,...,P18×M×N}和二进制序列P2={P21,...,P2i,...,P28×M×N}

5.根据权利要求书1所述的一种图片转汉字的加密方法,其特征在于:步骤(5)中所述的分组移位后的数值序列PP1和PP2,进行数值与汉字的转换,其转换关系表述如下:设定一个空字符序列C,将数值序列PP1={PP11,PP12,...,PP1i,...,PP1L}和数值序列PP2={PP21,PP22,...,PP2i,...,PP2L}中各对应元素依次利用native2unicode(·)函数将数值数据[PP1i+176,PP2i+161]转换为单个中文字符,并添加到字符序列C中,即C=[C,native2unicode([PP1i+176,PP2i+161])],从而得到对应的属于GB2312汉字集的序列C,即为该幅彩色图片的加密密文。