[发明专利]一种基于忆阻器混沌神经网络和改进Logistic混沌映射的图像加密算法

权利要求书

1.一种基于忆阻器混沌神经网络和改进Logistic混沌映射的图像加密算法，其特征在于：

加密过程如下：

步骤1：基于忆阻器的混沌神经网络完成对输入图像的特征提取，获得全连接层的更新后权值，作为图像加密算法的密钥值；

步骤2：密钥值作为改进Logistic混沌映射的初始值，产生加密算法过程中所需要的混沌随机序列；

步骤3：使用混沌随机序列分别进行加密算法过程中的像素级置乱、bit级置乱以及扩散阶段，完成图像加密。

2.根据权利要求1所述的一种基于忆阻器的混沌神经网络，其特征在于：根据电压和流过忆阻的电流推导忆阻方程，忆阻的阻值M(t)可以表示为：

根据忆阻器的特点，当小电压能够产生大电场时，混沌现场便产生了，选择Jokular窗口函数对忆阻器器件结构中的掺杂漂移进行建模，且p＝1时忆阻器的非线性特性最强，表示为：

f(x)＝4x-4x² (2)

根据忆阻值M(t)和忆阻器电导G(t)的关系，对时间t进行微分后，得到关于点到变化率的方程：

使用ΔG代替神经网络更新的权值Δw，将忆阻器与Chebyshev混沌多项式结合作为卷积神经网络全连接层的激活函数，使得神经网络快速收敛，从而提高神经网络的学习效率。

3.根据权利要求1所述的一种改进的Logistic混沌映射，其特征在于：通过引入指数函数，对Logistic混沌映射进行改进，如式(4)，使得混沌映射的随机性更强，提高加密算法的安全性；

4.根据权利要求1所述的一种双重置乱扩散加密算法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：将明文图像扫描成一维明文像素数组P；

步骤2：在图像的置乱阶段，使用密钥产生混沌随机序列，通过sort函数对混沌随机序列排序得到索引数组，并按照索引数组对明文P进行像素级置乱，获得置乱后序列P′；

步骤3：使用步骤2中相同的方法，对置乱后序列P′进行bit级的置乱，完成双重置乱，得到序列A；

步骤4：在扩散阶段，使用mod以及xor运算符，引入密文反馈机制，对置乱后的图像进行两轮正逆方向相反的扩散，过程如下所示，最终完成图像加密，获得加密后图像D2；

(1)第一轮扩散加密

在第一轮扩散加密时，引入bit级置乱后的结果A(l)，作为第一轮扩散的输入；

当l＝1时，

当1＜l≤L时，

(2)第二轮扩散

在第二轮扩散时，引入第一轮扩散的结果D1(l)，作为第二轮扩散的输入；

当l＝L时，

当1≤l＜L时，