[发明专利]基于二维交叉映射和动态扩散的量子图像加密方法

权利要求书

1.基于二维交叉映射和动态扩散的量子图像加密方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将大小为M×N的灰度图像作为原始图像Image；

步骤二、将原始图像Image使用NEQR量子表示模型，将原始图像Image表示为量子图像|I；

步骤三、使用SHA-256计算原始图像Image的哈希值，采用数组H表示，根据数组H获得二维交叉混沌系统的初值x₀，y₀；

步骤四、采用初值x₀，y₀迭代所述2D-LAS混沌系统M×N次，获得两个长度分别为M×N的混沌序列XS，YS；

步骤五、将步骤四中伪随机序列XS，YS映射到0到2^k-1之间，获得序列X1和序列Y1；k＝log₂M-1；

步骤六、在步骤五获得的序列X1和序列Y1中选取部分序列作为循环行移位控制序列CRS1，CRS2和循环列移位控制序列CCS1，CCS2；

步骤七、将步骤四获得的混沌序列YS的值映射到1到3之间，获得选择控制序列SC；

将步骤四获得的混沌序列YS的值映射到1到4之间，获得循环移位控制序列CS；

步骤八、将步骤七获得的选择控制序列SC和循环移位控制序列CS分别转化为M×N的二维数组CSC和二维数组SCS；

步骤九、对步骤二获得的量子图像|I进行动态选择扩散，获得扩散后的量子图像||I₁，具体过程如下：

选取第y行第x列的像素点根据SCS(y，x)的值进行动态选择扩散操作；

当SCS(y，x)＝1时，对量子图像|I的当前二进制像素值采用受控交换门进行位级交换；

当SCS(y，x)＝2时，对量子图像|I的当前二进制像素值进行位级交叉异或并进行位级移位操作；

当SCS(y，x)＝3时，对量子图像||I的当前二进制像素值进行位级循环左移操作，循环移动的位数取决于数组CSC(y，x)当前的值；当遍历量子图像|I中所有的像素点之后，获得扩散后的量子图像||I₁；

步骤十、采用量子测量从量子图像|I₁中提取经典图像I₁，并对经典图像I₁进行行内循环置乱操作，获得置乱图像z；

步骤十一、对步骤十获得的置乱图像z进行列内循环置乱操作，获得置乱图像Zz；

将所述置乱图像Zz进行矩阵变形，转化为1×(M×N)的一维矩阵ZZz；

步骤十二、将步骤四所述混沌序列XS按照升序排列，获得索引矩阵Index；

步骤十三、对步骤十一的一维矩阵ZZz进行索引置乱，再将其转换为二维矩阵，以获得置乱后的矩阵ZZ；

步骤十四、对步骤十三获得的置乱后的矩阵ZZ采用NEQR量子表示模型将其表示为量子图像|ZZ；

并对所述量子图像|ZZ进行迭代异或扩散操作，获得最终的密文图像|C，如下式：

式中，x′＝1，2，...，N-1，u＝0，1，...，7，的第一个值为的第一个值的取反。