[发明专利]一种基于可逆仿生元胞自动机的图像加密方法

权利要求书

1.一种基于可逆仿生元胞自动机的图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，提取明文图像的像素矩阵I_M×N，M是图像的高度，N是图像的宽度，均以像素计；

步骤2，将明文图像的像素矩阵I_M×N转换为二进制矩阵P_M×(w×N)；

步骤3，将二进制矩阵P_M×(w×N)按照左右划分为两个大小相同的矩阵P′_M×(w×N/2)和P″_M×(w×N/2)，矩阵P′_M×(w×N/2)和P″_M×(w×N/2)均有M行和w×N/2列；

步骤4，将二进制矩阵P′_M×(w×N/2)和P″_M×(w×N/2)分别作为仿生元胞自动机的两个初始状态C⁰和C¹，其中C⁰表示t＝0时刻仿生元胞自动机的状态，C¹表示t＝1时刻仿生元胞自动机的状态，然后选取一个仿生元胞自动机规则F作为密钥；

步骤5，根据仿生元胞自动机规则F，计算：C^t表示t时刻仿生元胞自动机的状态，C^t-1表示t-1时刻仿生元胞自动机的状态，C^t+1表示t+1时刻仿生元胞自动机的状态，t的取值为正整数且大于等于1；

步骤6，重复步骤5，仿生元胞自动机迭代n次，得到仿生元胞自动机的两个终止状态Cⁿ和Cⁿ⁺¹，左右合并后转为十进制数像素矩阵即为密文图像。

2.如权利要求1所述的基于可逆仿生元胞自动机的图像加密方法，其特征在于，步骤2中将明文图像的像素矩阵I_M×N转换为二进制矩阵P_M×(w×N)的转换方法为：若明文图像为灰度图像，则令w＝8，将每个像素值转换为8位二进制，得到一个M行和8N列的二进制矩阵；若明文图像为彩色图像，则令w＝24，将每个像素值转换为24位二进制，得到一个M行和24N列的二进制矩阵。

3.如权利要求1所述的基于可逆仿生元胞自动机的图像加密方法，其特征在于，所述步骤4中该仿生元胞自动机有M×(w×N/2)个元胞，M表示元胞的行数，w×N/2表示元胞的列数，每个元胞具有活和死两个状态，分别用1和0表示，每个元胞与其上下左右以及对角线上的元胞组成一个3×3的Moore邻域；对仿生元胞自动机边界上的元胞进行周期型边界处理：第0行元胞的状态值等于第M行元胞的状态值，第M+1行元胞的状态值等于第1行元胞的状态值，第0列元胞的状态值等于第w×N/2列元胞的状态值，第w×N/2+1列元胞的状态值等于第1列元胞的状态值。

4.如权利要求1所述的基于可逆仿生元胞自动机的图像加密方法，其特征在于，所述步骤4中的仿生规则F表示为Bx/Sy，其中x和y是0-8中任意的数字，Bx表示当前元胞如果是死的，那么它的邻居必须出现x中规定个数的活元胞，下一时刻它才能活。Sy表示当前元胞如果是活的，那么它的邻居必须出现y中规定个数的活元胞，下一时刻它才能活。