[发明专利]一种基于分数阶Lorenz混沌系统的图像加密方法及存储介质

说明书

本发明提供了一种基于分数阶Lorenz混沌系统的图像加密方法及存储介质，属于图像处理领域，包括以下步骤：构造分数阶Lorenz混沌系统，并产生三个混沌序列；采用任意两个所述混沌序列对待加密图像P的像素位置进行置乱处理；取三个所述混沌序列中的片段组合对置乱后的图像像素值进行混沌加密。本发明在利用新系统产生的混沌序列对对灰度图像进行加密，通过分析可知分数阶新系统在图像加密、通信保密等相关领域的应用更具有优势，具有更为复杂的动力学特性、更强的伪随机性和不可预测性、强的抗攻击性及更大的参数空间和更高的安全性。

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种基于分数阶Lorenz混沌系统的图像加密方法及存储介质。

背景技术

随着科学水平的提高，计算机技术和网络技术作为新兴的学科，各种技术被研究使用，数字图像技术作为一种多媒体信息的载体，有着信息量大、表现生动、直观等优点，数字图像信息在互联网上被广泛传播，容易遭受大量的恶意攻击。因此，图像信息的安全问题变得尤为重要，这推动了图像加密技术的快速发展，图像加密是保护图像信息的主要手段之一。

传统的图像加密方法如数据加密标准(DES)，国际数据加密算法(IDEA)以及改进的加密标准(AES)等由于以下两点原因已经不适合对图像进行加密：(1)图像大小以及像素之间的相关性导致其加密速度慢；(2)没有考虑未压缩图像的信息冗余以及压缩图像的语法结构。为了克服传统图像加密方法的缺点，学者将混沌理论引入图像加密中，混沌的类随机性，对初值敏感性以及难以预测等属性使得混沌与密码学有着天然的关联。随着人们不断对Lorenz系统的深入研究，目前已经将Lorenz系统应用在了图像加密中，同时也发现Lorenz混沌序列存在一些缺陷，如：宽频带特性弱、局部单调性在实现过程中存在、不理想的序列相关性等，Lorenz系统的加密处理效果不理想。

因此，本申请提出一种基于分数阶Lorenz混沌系统的图像加密方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于分数阶Lorenz混沌系统的图像加密方法及存储介质。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于分数阶Lorenz混沌系统的图像加密方法，包括以下步骤：

构造分数阶Lorenz混沌系统，并产生三个混沌序列；

采用任意两个所述混沌序列对待加密图像P的像素位置进行置乱处理；

取三个所述混沌序列中的片段组合对置乱后的图像像素值进行混沌加密。

优选地，所述分数阶Lorenz混沌系统为：

式中，α为系统阶数，a,b,c为控制参数，x,y,z为系统的三个混沌序列，t为时间。

优选地，所述分数阶Lorenz混沌系统的构造基于整数阶Lorenz混沌系统，所述整数阶Lorenz混沌系统的构造过程为：

原始Lorenz系统如下所示，

将原始Lorenz系统第二个非线性方程中的y删除，用x²将第三个非线性方程的xy进行置换，得到如下式的整数阶Lorenz混沌系统：

当α＝1时，所述分数阶Lorenz混沌系统等同于整数阶Lorenz混沌系统。

优选地，所述对待加密图像P的像素位置进行置乱处理的具体处理过程包括：

设待加密图像P的大小为M’×N’，其中M’为行数，N’为列数；