[发明专利]一种数字图像加密和解密方法

权利要求书

1.一种数字图像加密方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A1.根据待加密图像指定加密后图像的灰度值范围，假定该灰度值范围为[Vmin,Vmax]；

B1.将待加密图像划分为                                                个相同大小的像素块，每个像素块中的像素值为，并通过下述公式计算像素均值P,其中，n为大于零的自然数，

； 

C1.根据用户预先设置的48位二进制密钥流K生成子密钥，并根据像素均值P建立Logistic映射数学模型，其中， ,的值为1或者0；

D1.根据Logistic映射数学模型生成的浮点数转化为二进制序列，以将该二进制序列作为下一个像素块的子密钥；

E1.基于改进的Arnold变换对每个像素块内像素进行置乱操作，并将置乱后的像素块组合成矩阵I；

F1.通过对矩阵I中相邻像素和进行替换操作，以形成密文图像。

2.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述步骤F1之后还包括以下步骤：

G1.根据待加密图像的退化程度，循环步骤A1至F1。

3.根据权利要求2所述的加密方法，其特征在于，所述步骤C1中所建立的Logistic映射数学模型为：

                        ,，

其中，;

。

4.根据权利要求3所述的加密方法，其特征在于，所述步骤D1中根据Logistic映射数学模型生成的浮点数具体为：

，其中，L为浮点数的位数，L为大于零的自然数。

5.根据权利要求4所述的加密方法，其特征在于，所述步骤D1中二进制序列为：。

6.根据权利要求5所述的加密方法，其特征在于，所述步骤E1中基于改进的Arnold变换对每个像素块内像素进行置乱操作具体公式为：

，            

其中，分别为像素块置乱前各像素点的坐标，分别为像素块置乱后各像素点的坐标，

。

7.根据权利要求6所述的加密方法，其特征在于，所述步骤F1中替换操作具体包括：

若满足<Vmin且<Vmax，则：

；

若不满足<Vmin且<Vmax，则：

。

8.一种数字图像解密方法，其特征在于，所述解密方法包括以下步骤：

A2.将密文图像划分为个相同大小的像素块，每个像素块中的像素值为，并通过下述公式计算像素均值P,其中，n为大于零的自然数，

； 

B2.根据用户预先设置的48位二进制密钥流K生成子密钥，并根据像素均值P建立Logistic映射数学模型，其中， ,的值为1或者0;

C2.根据Logistic映射数学模型生成的浮点数转化为二进制序列，以将该二进制序列作为下一个像素块的子密钥；

D2.通过像素块内的相邻像素和进行替换操作，其替换操作具体为；

若满足<Vmin且<Vmax，则：

,

若不满足<Vmin且<Vmax，则：

;

E2.基于改进的Arnold变换对每个像素块内像素进行逆置乱操作，并将逆置乱后的像素块组合成矩阵E,以形成明文图像，所述逆置乱与步骤E1中的置乱互为反运算。

9.根据权利要求8所述的解密方法，其特征在于,所述步骤E2之后还包括以下步骤：

F2.根据加密操作所进行的轮数，循环步骤A2至E2。

10.根据权利要求9所述的解密方法，其特征在于，所述步骤B2中所建立的Logistic映射数学模型为：

                        ,，

其中，;

。