[发明专利]基于猫脸变换和混沌的图像信息融合加密方法

权利要求书

1.一种基于猫脸变换和混沌的图像信息融合加密方法，包括：

(1)输入一幅N×N的灰度图像F，获得该灰度图像的二维矩阵f(s,t)；

(2)选取广义猫脸变换的变换矩阵的两个参数a、b和迭代次数m，对灰度图像的二维矩阵f(s,t)进行m次广义猫脸变换，得到置乱后的图像矩阵f₁(s,t)；

广义猫脸变换公式为：其中称为变换矩阵，a、b为变换矩阵的两个不同的参数；x、y分别为变换前的横坐标、纵坐标；x′、y′为广义猫脸变换作用后的横坐标、纵坐标；mod表示模运算；

(3)分别选取x_1,0＝0.81、y_1,0＝0.64、z_1,0＝0.53，作为广义三维Henon超混沌系统的初始值，并将该初始值代入广义三维Henon超混沌系统中进行迭代，得到三个广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}、{y_1,i}、{z_1,i}：

3a)输入广义三维Henon超混沌的三个初始值x_1,0、y_1,0、z_1,0，令k＝1；

3b)计算第一个广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}的第k个元素x_1,k，其中α＝1.4；

3c)计算第二个广义三维Henon超混沌序列{y_1,i}的第k个元素y_1,k，其中β＝0.2；

3d)计算第三个广义三维Henon超混沌序列{z_1,i}的第k个元素z_1,k，z_1,k＝βx_1,k-1；

3e)将k的数值增加1，判断k与4N×4N的大小关系，如果k＜4N×4N，返回3b)；否则，跳出循环，终止计算，得到三个广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}、{y_1,i}、{z_1,i}，其中i＝1,2,...,4N×4N；

(4)将第一个广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}的值映射到0-255之间，再将该广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}按次序逐行排列成长为4N、宽为4N的混沌生成图像矩阵f^*(s,t)；

所述将第一个广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}的值映射到0-255之间，其实现如下：4a)

用mapminmax函数将第一个广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}的值映射到[-1,1]之间，得到映射后的广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}；

4b)将映射后的广义三维Henon超混沌序列{x_1,i}的第i个值乘以128，再加上128，最后进行取整操作，其中i＝1,2,...,4N×4N；

(5)分别选取x_2,0＝0、y_2,0＝2、z_2,0＝9作为洛伦兹混沌系统的初始值，将该初始值代入洛伦兹混沌系统中进行求解，得到三个初始的洛伦兹混沌序列{x_2,j}、{y_2,j}、{z_2,j}，j＝1,2,...,4000+N×N：

5a)输入洛伦兹混沌的三个初始值x_2,0、y_2,0、z_2,0和输入洛伦兹方程，并确定解区间

5b)采用ode45函数对洛伦兹方程进行求解，得到三个初始的洛伦兹混沌序列{x_2,j}、{y_2,j}、{z_2,j}；

(6)选取第一个初始的洛伦兹混沌序列{x_2,j}，舍去该洛伦兹混沌序列{x_2,j}的前4000个值，重新对其进行编号，得到洛伦兹混沌序列{x′_2,ω}，ω＝1,2,...,N×N；

(7)对洛伦兹混沌序列{x′_2,ω}的第ω个值x′_2,ω进行mod(round((x′_2,ω+0.5)×10⁷),256)操作，得到修改后的洛伦兹混沌序列{x″_2,ω}，其中ω＝1,2,...,N×N；

(8)将修改后的洛伦兹混沌序列{x″_2,ω}转化成8位二值序列，并且截取第ω个元素x″_2,ω的第3～6位作为二进制串序列{B_ω}的第ω个元素B_ω的值，ω＝1,2,...,N×N；

(9)将混沌生成图像矩阵f^*(s,t)分成N×N个4×4大小的矩阵块，并将位于(x,y)处的矩阵块记为A_(x,y)，则f^*(s,t)＝[A_(x,y)]_N×N；

(10)置乱后的图像矩阵f₁(s,t)中位于(x,y)处的像素值f₁(x,y)插入到矩阵块A_(x,y)中，得到插入后图像矩阵

10a)将(8)中二进制串序列{B_ω}中第ω个元素B_ω等分为两段二进制子串b_ω，1和b_ω，2，每段二进制子串包含两个二进制数字，得到二进制子串序列{(b_ω,1,b_ω,2)}，ω＝1,2,...,N×N；

10b)将二进制子串b_ω,1和b_ω,2转化成十进制整数；

10c)将置乱后的图像f₁(s,t)的(x,y)处的像素值f₁(x,y)插入到混沌生成图像矩阵f^*(s,t)中的矩阵块A_(x,y)(b_(x-1)×N+y,1+1,b_(x-1)×N+y,2+1)处；

(11)对插入后图像矩阵中每个矩阵块A_(x,y)中的元素值进行求和，并将该和值除以256所得的余数作为最终加密图g(s,t)在(x,y)处的像素值。