[发明专利]一种基于比特位分组的多轮对称数字图像加密方法及系统

权利要求书

1.一种基于比特位分组的多轮对称数字图像加密方法，所述方法包括如下步骤：

(1.1)根据原始数字图像各点的像素值获取输入图像矩阵；

(1.2)对所述输入图像矩阵各点的像素值按照其二进制比特位进行拆分，确定高比特位输入图像矩阵和低比特位输入图像矩阵；

(1.3)根据预设置乱算法和预设密钥值，对所述高比特位输入图像矩阵进行置乱操作，确定高比特位置乱图像矩阵；

(1.4)根据预设扩散算法和预设密钥值，对所述低比特位输入图像矩阵进行扩散操作，确定低比特位扩散图像矩阵；

(1.5)利用所述低比特位扩散图像矩阵对所述高比特位置乱图像矩阵逐元素进行异或操作，确定高比特位扩散图像矩阵；

(1.6)根据预设像素交换算法和预设密钥值，对所述高比特位扩散图像矩阵和所述低比特位扩散图像矩阵进行随机像素交换，确定高比特位加密图像矩阵和低比特位加密图像矩阵；

(1.7)交换所述高比特位加密图像矩阵和所述低比特位加密图像矩阵的值；

(1.8)将所述高比特位加密图像矩阵和所述低比特位加密图像矩阵的对应元素按二进制比特位进行拼接，确定第一轮加密图像矩阵；

(1.9)将所述第一轮加密图像矩阵作为新的输入图像矩阵，重复执行步骤(1.2)至(1.8)n-1次，确定第n轮加密图像矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于比特位分组的多轮对称数字图像加密方法，其特征在于，所述步骤(1.3)具体如下：

(2.1)根据所述高比特位输入图像矩阵的行数值、列数值和预设密钥值，通过Logistic-Tent耦合混沌映射生成第一混沌索引矩阵和第二混沌索引矩阵；

(2.2)根据所述高比特位输入图像矩阵、所述第一混沌索引矩阵和所述第二混沌索引矩阵，对所述高比特位输入图像矩阵中不同位置的像素进行交换，确定高比特位置乱图像矩阵。

3.根据权利要求2所述一种基于比特位分组的多轮对称数字图像加密方法，其特征在于，所述确定高比特位置乱图像矩阵的具体方法如下：

步骤一：根据预设密钥值r₁和下列(1)-(2)式定义的Logistic-Tent耦合混沌系统，生成一个长度为2MN的混沌伪随机序列，其中M×N是所述输入图像的尺寸，作为n＝0时混沌系统的第一初始值，r₁作为混沌系统的第一控制参数；

x_n+1＝h((4r₁x_n(1-x_n)+2(1-r₁)min{x_n,1-x_n})mod 1)#(1)

其中，

步骤二：取生成的混沌序列的前MN个元素，将其值转化为[1,M]之间的整数，并将一维序列重排为大小为M×N的矩阵，从而确定所述第一混沌索引矩阵I₁；

步骤三：取生成的混沌序列的后MN个元素，将其值转化为[1,N]之间的整数，并将一维序列重排为大小为M×N的矩阵，从而确定所述第二混沌索引矩阵I₂；

步骤四：对于所述高比特位输入图像矩阵H，按照从左到右，从上到下的顺序依次遍历每个元素H(i,j)，将其与元素H(I₁(i,j),I₂(i,j))交换位置；

步骤五：所有元素处理完成后，得到所述高比特位置乱图像矩阵。