[发明专利]一种QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法

权利要求书

1.一种QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法，其特征在于包括有如下步骤：

1）改进传统的Logistic混沌映射加密算法，增加辅助密钥，以形成新的初始值x0；

2）将原始QR码二值图像分区，计算各子区图像中像素为“1”的总个数，由此形成各子块的随机密钥初始值；

3）组合辅助密钥、随机密钥和分区加密技术，实现QR码二值图像分区变密钥混沌加密和解密算法。

2.根据权利要求1所述的QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法，其特征在于上述步骤1)中，形成新的初始值x0的方法是：

改进的Logistic混沌映射加密算法利用混沌映射对初值敏感的特点，获得辅助密钥以形成动态的初始值，提高混沌映射加密算法的破译难度，其具体步骤为：

11)设定合适的Logistic混沌系统的参数μ和初始设定密钥值K；

12)根据初始设定密钥值K的大小，K为正整数，用该初始设定密钥值对256取余运算，得到一个[0，255]范围的整数，然后以该整数除以256，得到的结果作为辅助密钥t，t∈(0，1)；

13)用辅助密钥t修改混沌序列初始值x₀=(x₀+t)/2，以修正后的x₀作为Logistic混沌系统的初始值，以构造长度为M*N的实数混沌序列；

14)将由步骤13)得到的实数混沌序列进行相应二值混沌序列转换，得到改进后的长度为M*N的二值混沌序列；

15)利用Reshape函数对得到的二值混沌序列{y₀,y₁,…y_n…}进行重排列，得到一个所需要的y_M*N二值混沌矩阵；

16)用原始QR二维码二值图像A中的第i个像素点像素值A(x,y)与步骤15)产生的混沌序列按二进制位异或操作即加密操作，得到加密后的像素值A1(x,y)；

17)重复步骤16)，直到将所有像素点加密完毕，即得到加密图像A1。

3.根据权利要求1所述的QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法，其特征在于上述步骤2）中，形成各子块的随机密钥初始值的方法是：

QR码二值图像为M×N矩阵，根据设定的分区行或列数n，将QR码二值图像分为n²个子区，分区的详细步骤如下：

21)根据QR码二值图像的M×N矩阵，计算、选取行分区数或列分区数n；并根据行分区数或列分区数n，计算得出子区图像行或列的大小，即步长；

22)依据图像分块的数目n²，对图像进行序号标定，分别计算每一次分区行和列的起始序号；

23)从起始序号开始，根据计算得出的步长，开始对图像进行分区，对于每分出来的一个图像子区域，计算该图像子区中像素为1的总个数，并用该值更新下一子区加密函数的密钥K值，从第二个子分区开始，K值即为随机数，传递到混沌序列以动态改变初始值x₀的大小；

24）应用步骤1)改进后的Logistic混沌映射加密算法对每一个子区实施加密，以获得各子区的加密图像；

25)图像组合是按照原始图像的大小和原始图像分区的序号，在实现分区加密之后，依次将各子区图像重新组合起来，形成一个和原始图像大小一样，但已经加密的QR二维码图像。

4.根据权利要求1所述的QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法，其特征在于上述步骤3）中，实现QR码二值图像分区变密钥混沌加密和解密算法的方法是：

31)读取原始QR二维码二值图像A，并且计算原始QR二维码二值图像A的矩阵大小；

32)根据设定的行分区或列分区数目n和区序号，调用分区函数对上述矩阵进行分区处理，得到各子区图像；

33)首先计算第一个子区图像中像素为1的总个数，并用该值作为下一子区的随机密钥K，以此类推；然后根据初始设定的密钥K值，调用改进的Logistic混沌映射加密算法，对第一个子区图像进行加密处理；

34)重复步骤33)，依次更新随机密钥K，调用改进的Logistic混沌映射加密算法对每个子区图像实施加密，直到完成对所有子区的加密，得到加密后的子区图像；

35)将已经加密的子区图像进行有序组合，得到加密图像；

36)将得到的加密图像写成标准格式，以便加密的QR码存储和传输。

5.根据权利要求4所述的QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法，其特征在于上述步骤32）中，原始QR二值图像A分为9个子区，n=3。