1.基于提升方案和跨分量置乱的彩色图像加密方法，其特征在于，包括：步骤1：根据大小为M×N的彩色明文图像的哈希值和预设的外部密钥计算得到洛伦兹‑哈肯激光混沌系统的3个初始值；

步骤2：采用洛伦兹‑哈肯激光混沌系统生成三个长度均为M×N的混沌序列O、P、Q；

步骤3：将彩色明文图像进行RGB分解，得到三个大小均为M×N的矩阵IR、IG、IB；

步骤4：分别采用混沌序列O、P、Q基于提升方案的图像预处理策略对矩阵IR、IG、IB进行预处理，得到三个长度均为M×N的序列CR、CG、CB；步骤4具体包括：步骤4.1：将矩阵IR、IG、IB分别从二维转化成一维大小为1×MN的序列R_1、G_1、B_1；对混沌序列O、P、Q进行升序排列，得到对应的索引向量O_1、P_1、Q_1；分别利用索引向量O_1、P_1、Q_1对三个序列R_1、G_1、B_1进行排列，得到三个长度为M×N的序列R_2、G_2、B_2；

步骤4.2：利用序列G_2对序列R_2进行预测，获取新的序列NR：其中，mod函数表示取模运算，floor函数表示向下取整运算， 分别表示序列NR、G_2、R_2中的第i1个数值，i1为整数且i1∈[1,M×N]，G_20＝0；

步骤4.3：利用序列G_2和P对序列NR进行干扰，获取新的序列CR：其中， 分别表示序列CR、P、NR中的第i1个数值；

步骤4.4：利用序列CR对序列G_2进行更新，获取新的序列NG：其中， 表示序列NG中的第i1个数值，CR0＝0；

步骤4.5：利用序列CR对序列B_2进行预测，获取新的序列NB：其中， 分别表示序列NB、B_2中的第i1个数值；

步骤4.6：利用序列CR和Q对序列NB进行干扰，获取新的序列CB：其中， 分别表示序列CB、Q中的第i1个数值；

步骤4.7：利用序列CB对序列NG进行更新，获取新的序列CG：其中， 表示序列CG中的第i1个数值，CB0＝0；

步骤5：利用混沌序列O、P、Q对三个序列CR、CG、CB进行跨分量置乱，得到三个大小为M×N的矩阵VR、VG、VB；步骤5具体包括：步骤5.1：将三个序列CR、CG、CB进行重组，得到三个大小为M×N的矩阵PR、PG、PB；分别

2 2

从矩阵PR、PG、PB中选取三个大小为L×L的矩阵，分别记为PR_2、PG_2、PB_2；将矩阵PR_2、2

PG_2、PB_2依次分为L个块，每个块的大小为L×L；其中，按照公式(9)计算得到L的值：2

步骤5.2：分别从序列O、P、Q中选取前L个数据，通过公式(10)计算得到四个新的序列T、H、Y、Z，然后分别对T、H、Y、Z进行升序排列得到对应的索引向量IT、IH、IY、IZ：2

其中，Ti、Hi、Yi、Zi分别表示序列T、H、Y、Z中的第i个数值，i为整数且i∈[1,L]；

2 2

步骤5.3：初始化两个大小为L×L的矩阵S、W，将矩阵S的每一行依次按照索引向量IT中的数值设置，将矩阵W的每一行依次按照索引向量IH中的数值设置；然后依据索引向量IY中的数值对矩阵S中的每一行进行循环移位，依据索引向量IZ中的数值对矩阵W的每一行进行循环移位，最终得到两个新的矩阵S、W；

2 2

步骤5.4：根据矩阵S通过公式(11)生成一个大小为L×L的整数矩阵E：E(i,j)＝mod(S(i,j)+j,3) (11)

2 2

其中，mod函数表示取模运算，i∈[1,L]，j∈[1,L]，E(i,j)表示矩阵E中第i行第j列的数值且E(i,j)∈[0,2]；

步骤5.5：生成三个大小为M×N的矩阵VR、VG、VB，用PR、PG、PB对VR、VG、VB进行初始化，使VR＝PR，VG＝PG，VB＝PB；

步骤5.6：设置列索引j＝1；

步骤5.7：利用矩阵E中的值分别确定矩阵PR、PG、PB中像素移动的目标位置；

2

步骤5.8：令j的值增加1，重复执行步骤5.7，直至j的值大于L，结束循环步骤6：利用混沌序列O、P、Q对三个矩阵VR、VG、VB进行扩散，得到三个大小为M×N的密文矩阵CIR、CIG、CIB；步骤6具体包括：步骤6.1：按照公式(12)根据混沌序列O、P、Q生成三个长度为M×N的随机序列CO、CP、CQ；然后分别对随机序列CO、CP、CQ进行升序排列得到三个对应的索引向量XD、SD、CD；并按照公式(13)根据随机序列CO、CP、CQ生成序列K：其中，mod函数表示取模运算，floor函数表示向下取整运算，||表示取绝对值，分别表示序列CO、CP、CQ、O、P、Q、K中的第i1个数值，i1为整数且i1∈[1,M×N]；

步骤6.2：将矩阵VR、VG、VB转化成三个长度为M×N的序列VRR、VGG、VBB，采用序列XD、SD、CD、K按照公式(14)对序列VRR、VGG、VBB进行扩散，得到三个长度为M×N的序列RA、GA、BA：其中，XD(i1)、SD(i1)、CD(i1)分别表示序列XD、SD、CD中第i1个数值，RA(XD(i1))、GA(XD(i1))、BA(XD(i1))分别表示序列RA、GA、BA中第XD(i1)个数值，VRR(SD(i1))、VGG(SD(i1))、VBB(SD(i1))分别表示序列VRR、VGG、VBB中第SD(i1)个数值，K(CD(i1))表示序列K中第CD(i1)个数值；i1为整数且i1∈[1,M×N]；

步骤6.3：将三个序列RA、GA、BA进行重组，得到三个大小为M×N的矩阵CIR、CIG、CIB；

步骤7：对三个密文矩阵CIR、CIG、CIB进行合成，得到大小为M×N的密文图像。

2.根据权利要求1所述的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤1具体包括：步骤1.1：将大小为M×N的彩色明文图像作为SHA256函数的输入值，获得彩色明文图像的256位哈希值H，将256位哈希值H的每16位分为一组，转化为16个十进制数，记为h1,h2,h3,…,h15,h16；

步骤1.2：通过公式(1)计算得到洛伦兹‑哈肯激光混沌系统的3个初始值x(0)、y(0)、z(0)：其中，t1、t2、t3、t4∈(0,+∞)为外部密钥， 表示异或运算，mod函数表示取模运算。

3.根据权利要求1所述的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤2具体包括：将计算得到的3个初始值代入公式(2)所示的洛伦兹‑哈肯激光混沌系统，迭代N0次，舍弃前k个值，生成三个长度为M×N的混沌序列O、P、Q：其中，x、y、z为系统状态变量；σ、γ、b为系统参数；N0≥1000+M×N，k≥500。

4.根据权利要求1所述的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤5.7中的所述利用矩阵E中的值确定矩阵PR中像素移动的目标位置具体包括：当E(i,j)＝0时，表明要用矩阵PR中第i行第j列的像素替换矩阵VR中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

当E(i,j)＝1时，表明要用矩阵PR中第i行第j列的像素替换矩阵VG中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

当E(i,j)＝2时，表明要用矩阵PR中第i行第j列的像素替换矩阵VB中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

其中，块的位置和块内像素的位置均按行优先进行排列，S(i,j)表示矩阵S中第i行第j2

列的数值，W(i,S(i,j))表示矩阵W中第i行第S(i,j)列的数值，且S(i,j)∈[1,L]，W(i,j)2

∈[1,L]。

5.根据权利要求1所述的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤5.7中的所述利用矩阵E中的值确定矩阵PG中像素移动的目标位置具体包括：当mod(E(i,j)+1,3)＝0时，表明要用矩阵PG中第i行第j列的像素替换矩阵VR中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

当mod(E(i,j)+1,3)＝1时，表明要用矩阵PG中第i行第j列的像素替换矩阵VG中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

当mod(E(i,j)+1,3)＝2时，表明要用矩阵PG中第i行第j列的像素替换矩阵VB中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

其中，块的位置和块内像素的位置均按行优先进行排列，S(i,j)表示矩阵S中第i行第j2

列的数值，W(i,S(i,j))表示矩阵W中第i行第S(i,j)列的数值，且S(i,j)∈[1,L]，W(i,j)2

∈[1,L]。

6.根据权利要求1所述的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤5.7中的所述利用矩阵E中的值确定矩阵PB中像素移动的目标位置具体包括：当mod(E(i,j)+2,3)＝0时，表明要用矩阵PB中第i行第j列的像素替换矩阵VR中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

当mod(E(i,j)+2,3)＝1时，表明要用矩阵PB中第i行第j列的像素替换矩阵VG中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

当mod(E(i,j)+2,3)＝2时，表明要用矩阵PB中第i行第j列的像素替换矩阵VB中第S(i,j)个块的第W(i,S(i,j))个像素；

其中，块的位置和块内像素的位置均按行优先进行排列，S(i,j)表示矩阵S中第i行第j2

列的数值，W(i,S(i,j))表示矩阵W中第i行第S(i,j)列的数值，且S(i,j)∈[1,L]，W(i,j)2

∈[1,L]。