[发明专利]基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密和解密方法

权利要求书

1.一种基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）输入图像大小为                                                的原始彩色图像，分离图像的R、G、B三基色分量得到三个矩阵、和，并将各分量的长和宽分别划分为等份和等份，得到个大小为的块矩阵；

（2）利用多个分数阶混沌系统生成用于置乱原始彩色图像的置乱矩阵、和；

（3）利用置乱矩阵、和对原始图像逐块进行置乱，得到置乱图像；

（4）将置乱图像分解成R、G、B三基色图像，得到三基色分量矩阵、和；

（5）利用多个分数阶混沌系统生成用于加密置乱图像的密钥矩阵、和；

（6）利用密钥矩阵、和改变置乱后的图像各像素点的RGB值，得到加密图像。

2.根据权利要求1所述的基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密方法，其特征在于：所述的步骤（2）中使用的分数阶混沌系统为分数阶Chen混沌系统和分数阶Lü混沌系统，

分数阶Chen混沌系统：，

分数阶Lü混沌系统：，

二者的分数阶次、系统参数和初始值均不相同；利用多个分数阶混沌系统生成置乱矩阵的具体步骤如下：

21.选取分数阶次，系统参数、、、，初始值、和，利用分数阶Chen混沌系统生成长度为的三个实值混沌序列，抛弃每个序列的前个值，得到实值序列、和；

22.选取分数阶次，系统参数、、，初始值、和，利用分数阶Lü混沌系统生成长度为的三个实值混沌序列，抛弃每个序列的前个值，得到实值序列、和；

23.将和、和、和分别组合成长度为的实值序列、和；

24.将序列、和分别放大倍并取整，即，

，

 ，

得到新的序列、和；

25.将序列、和分别转化为行列的矩阵、和；

26.分别将矩阵、和的每一行都作为一个子序列，每个子序列包含个数据；将每个子序列中的数据按升序重新排列，得到新的子序列；然后将原子序列中每个元素所在的位置序号替换新的子序列中的对应元素，最终得到行列的置乱矩阵、和。

3.根据权利要求2所述的基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密方法，其特征在于：所述的步骤(3)中利用置乱矩阵对原始图像进行置乱的具体步骤如下：

31.步骤（1）中的个大小为的块矩阵，分别表示为，，；

32.从各分量的第1块开始进行置乱，首先将第1块的各元素存放到一个一维数组中，即，，；然后，利用置乱矩阵、和的第1行元素分别对、、中的元素逐个进行置乱，即，，（）；最后，将一维数组、、中的元素分布保存到三维数组中，即

33.利用与步骤32相同的方法分别对各分量的第2，3，…，块依次进行置乱，得到如下三维矩阵：，…，；，…，；，…，；

34.将置乱后的各块进行合并，具体方法如下：，，，其中，，，经过上述块合并处理后得到的、和就是置乱图像的R、G、B三基色分量；

35.将三基色分量、和进行合并，即，，，从而得到置乱后的图像。