[发明专利]一种基于混沌的快速彩色图像加密方法

权利要求书

1.一种基于混沌的快速彩色图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：初始化置乱密钥和替代密钥；

步骤2：将待加密图像像素记为一维数组imgData＝{p₀,p₁,...p_m,...,p_3×H×W-1}，其中，p_m为待加密图像像素点的红、绿、蓝三颜色分量的子像素值，m＝0,1,...,3×H×W-1，H为待加密图像的高度，W为待加密图像的宽度；

步骤3：以初始化的置乱密钥作为超混沌系统的状态变量初始值，生成超混沌系统的混沌序列permSeq＝{ps₀,ps₁,ps₂,...ps_m'...,ps_3×H×W-2}，其中，ps_m'为第m’个混沌序列元素，m'＝0,1,...,3×H×W-2；

步骤4：对混沌序列进行量化处理，得到置乱密钥流permKstr＝{pk₀,pk₁,pk₂,...pk_m'...,pk_3×H×W-2}，其中，pk_m'为第m’个置乱密钥流元素；

步骤5：根据置乱密钥流permKstr对待加密图像像素数组imgData进行置乱操作，得到置乱操作后的数组imgData1；

步骤6：以替代密钥作为logistic混沌映射的状态变量初始值进行logistic映射迭代，根据logistic混沌映射的当前状态变量值生成三个替代密钥流元素对置乱操作后的数组imgData1的一个像素点的三个子像素进行加密，其过程如下：

步骤6.1：以替代密钥作为logistic混沌映射的状态变量初始值，对logistic混沌映射进行N₀次预迭代，得到logistic混沌映射的N₀次迭代后的状态变量；

步骤6.2：对logistic混沌映射进行一次迭代操作，将得到的logistic混沌映射的当前状态变量值生成一个24bit的整数pseRandInt；

步骤6.3：根据生成的整数pseRandInt进行位移操作生成三个替代密钥流元素；

其中，“＞＞”为右移操作，为按位与操作，ksteEle_(red)为作用于红色子像素的密钥流元素，ksteEle_(green)为作用于绿色子像素的密钥流元素，ksteEle_(blue)为作用于蓝色子像素的密钥流元素；

步骤6.4：采用当前的三个替代密钥流元素对置乱操作后的数组imgData1的一个像素点的三个子像素进行替代操作，得到该像素点的密文值；

步骤6.5：基于各像素的色彩分量值对当前logistic混沌映射的状态变量进行扰动操作，得到扰动后的logistic混沌映射的状态变量；

所述基于各像素的色彩分量值对当前logistic混沌映射的状态变量进行扰动操作的公式如下所示：

其中，w′_n+1为扰动后的logistic混沌映射的状态变量，β为参数，由当前操作的明文像素的色彩分量所决定，n＝0,1,…，H×W-1，G_L为输入图像的灰度等级；

步骤6.6：重复步骤6.2至步骤6.5，直至置乱操作后的数组imgData1中所有像素加密完成；

步骤7：重复k次步骤5至步骤6，对待加密图像像素进行多轮加密，得到加密后的数组imgData2；

步骤8：将明文图像文件的文件头和加密后的数组imgData2写入文件，得到加密图像。