1.一種基于級聯(lián)離散混沌升維和Arnold變換的彩色圖像加密方法,其特征在于:
A、在圖像加密系統(tǒng)中添加待加密原彩色圖像;對待加密彩色圖像進行預(yù)處理,其中三維彩色圖像作灰度處理,將得到R、G、B三個層面上的二維灰度圖像;圖像像素置亂算法為Aronld算法,將三個不同層次的二維圖像進行像素置亂;圖像像素擴散算法是多混沌的升維算法,是在第一輪像素置亂之后進行;第二輪像素置亂是在像素擴散后進行,采用的是像素分割置亂;
B、基于混沌系統(tǒng)的彩色圖像加密方法對圖像像素進行像素置亂以及像素擴散的彩色圖像加密操作。
2.一種基于級聯(lián)離散混沌升維和Arnold變換的彩色圖像加密方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)輸入一幅MxN的彩色圖像A作為待加密圖像;
(2)把待加密三維彩色圖像A分離成R、G、B三個層面上的二維灰度矩陣a1_i(s,t),i=1,2,3;
(3)讀取廣義Arnold變換的變換矩陣參數(shù)a、b和迭代次數(shù)m1,對圖像矩陣a1_i(s,t),i=1,2,3進行m1次廣義Arnold變換,得到置亂后的圖像矩陣a2_i(s,t),i=1,2,3;
(4)分別選取級聯(lián)混沌參數(shù)μ1、μ2、z0和二維Henon混沌參數(shù)α、β、x0、y0,以及迭代次數(shù)m2,并將該初值和參數(shù)代入復(fù)合混沌系統(tǒng)方程中進行迭代,得到作用于圖像加密的三個序列;將這三個混沌序列的前10000個數(shù)值去掉并對其重新編號,得到作用于三個新的混沌序列{k1_i}、{k2_i}、{k3_i},i=1,2,3,…,L;
(5)將置亂后的圖像矩陣a2_i(s,t),i=1,2,3與步驟(4)得到的三個混沌序列進行像素擴散得到圖像矩陣a3_i(s,t),i=1,2,3;
(6)把步驟(5)得到的三個二維圖像矩陣按行展開成三個一維數(shù)組s1,s2,s3,按從大到小的順序進行排序,得到三組有序的一維數(shù)組S1,S1,S1;并分別記錄新的有序數(shù)組中每個元素在原一維數(shù)組s1,s2,s3中的位置,得到三個位置信息的集合index1,index2,index3;
(7)將步驟(6)中得到的三個一維數(shù)組分別按列優(yōu)先重新排列成二維數(shù)字矩陣;
(8)將步驟(7)得到的三個二維矩陣分別均勻的分割成九塊,按行分別標記為1,2,3,…,9,像素塊置亂分割;根據(jù)特征值選出特定方案對分塊的像素矩陣再次空間置亂,將得到R、G、B三個層面上的像素矩陣,把三個矩陣合并成一個,得到加密后的圖像矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于其中步驟(3)中的廣義Arnold變換,通過下式進行:
其中(an,bn)分別為Arnold變換前的橫坐標、縱坐標,(an',bn')是Arnold變換作用后的橫坐標、縱坐標,mod表示模運算。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于其中步驟(4)中作用于像素值擴散的復(fù)合混沌序列按如下步驟獲得:
4a)輸入初始值x0,y0,z0,令α=0.4,β=0.3,μ1=4,μ2作為分岔參數(shù),迭代次數(shù)m2=10000;
4b)將步驟4a)進行迭代m2次,取第1024個開始的連續(xù)L個序列作為待加密序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于其中步驟(5)中復(fù)合混沌序列的像素值擴散過程如下:
取步驟(3)得到置亂后的圖像矩陣a2_i(s,t),i=1,2,3,三個圖像矩陣與4b)步驟的三個序列作異或的像素值擴散處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的方法,其特征在于其中步驟(8)中第二輪像素置亂的塊分割按如下步驟獲得:
4c)判斷K=mod(L,2)是否為0,如果k=0,則執(zhí)行4d);否則,執(zhí)行4e);
4d)步驟(8)中均勻分割的九塊像素,其中第7塊不動其余八塊都與對角或?qū)γ娴南袼貕K一一對應(yīng)置換,實現(xiàn)像素塊‘洗牌’;
4e)步驟(8)中均勻分割的九塊像素,其中第9塊不動其余八塊都與對角或?qū)γ娴南袼貕K一一對應(yīng)置換,實現(xiàn)像素塊‘洗牌’。