[发明专利]基于GAN和混沌系统的图像加密方法

权利要求书

1.基于GAN和混沌系统的图像加密方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：

步骤一、采用混沌系统迭代生成T1个混沌随机矩阵M(1)，M(2)，...M(T1)；

步骤二、对步骤一所述的混沌随机矩阵M(1)，M(2)，...M(T1)进行归一化处理，获得归一化混沌矩阵HD(1)，HD(2)，...HD(T1)；

步骤三、将步骤二获得的归一化混沌矩阵HD(1)，HD(2)，...HD(T1)作为生成GAN的训练集，利用G网络模型迭代训练t次，获得随机数G(1)，G(2)，...G(T1)；GAN的公式为：

式中，为输入真实数据的分布，logD(x)为判别器的判断值，log(1-D(G(z)))为生成数据的判断值，通过持续的极大极小值的相互博弈，循环交替优化G网络模型和D网络模型，直到两个模型到达纳什均衡；x为训练集，G(z)为G网络模型生成的数据，D(x)为D网络模型判断真实数据是否与训练集相同的概率；z为输入G网络模型的噪声，为噪声数据的分布；

步骤四、将步骤三获得的随机数G(1)，G(2)，...G(T1)经过数值映射操作，获得加密密钥KG(1)，KG(2)，...KG(T1)；

步骤五、将大小为M×N的图像作为原始图像P；

步骤六、选取加密密钥中的KG(a)和KG(b)生成In对坐标对Ind_j，其中a，b∈{1，2，...T1}，j＝1,2，...，In；

步骤七、将步骤五所述的原始图像P分割为B个大小为m×m的图像块PB_k，k＝1，2,3，...B；采用In对坐标对Ind_j对图像块中的像素点进行块间置乱，获得置乱图像PBimage；

步骤八、采用加密密钥KG(c)和KG(d)生成gn对全局坐标对gd_i，其中c，d∈{1，2，...T1}，i＝1，2，...，gn；将步骤七获得的置乱图像PBimage进行全局像素置乱，获得全局置乱图像GBimage；

其中γ为中间变量，m＝1，2，3，...M，n＝1，2,3，...，N；

步骤九、选取dn组加密密钥KG(n1)，KG(n2)，...，KG(ndn)进行矩阵变换，n1，n2，...，ndn∈{1，2，...T1}分别转换为行数为m的加密密钥矩阵MKG(n1)，MKG(n2)，...，MKG(ndn)；

步骤十、对步骤八获得的全局置乱图像GBimage进行矩阵变换，转换为行数为m的置乱矩阵MGBimage；

步骤十一、对步骤九获得的加密密钥矩阵MKG(n1)，MKG(n2)，...，MKG(ndn)分别进行分割，获得加密密钥矩阵块集合BMKG(n1)，BMKG(n2)，...，BMKG(ndn)，每个矩阵大小为Mm×Mm；

步骤十二、将加密密钥矩阵块集合BMKG(n1)，BMKG(n2)，...，BMKG(ndn)，以步长step对步骤十的置乱矩阵MGBimage进行循环叠加扩散，获得扩散矩阵DFimage；

步骤十三、将步骤十二获得的扩散矩阵DFimage进行矩阵变形，转换为M×N的加密图像Enimage。