[发明专利]一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法

权利要求书

1.一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤101：对加密过程进行预处理，产生明文相关的秘钥，消除系统暂态所需的预迭代值和基于超混沌Chen系统的数学模型设计的混沌密码发生器，得到四个与明文图像大小相同的混沌随机序列X，Y，Z，W；

步骤102：利用伪随机矩阵X对明文图像进行明文无关的深度扩散。从明文图像的第一个像素点开始一次向后扩散，第一个像素点的运算与密钥有关，之后的每个像素点的运算都与已完成的其它像素点相关，经过全部扩散后，将明文P转化为矩阵A；

步骤103：利用伪随机矩阵Y，Z进行明文关联的像素置乱，对于矩阵A₁中的每一点A₁(i,j)，根据当前像素点所在行与列的像素值之和(不包括A₁(i,j))，计算A₁(i,j)置乱之后的坐标(m,n)，之后按照从上到下从左到右的扫描方式对整个图像进行变换，实现明文关联的置乱操作，得到矩阵图像B₁；

步骤104：利用后向循环异或操作对图像矩阵B₁进行一次明文无关的快速扩散，经上述操作得到密文图像C₁；

步骤105：对于矩阵A_i，用得到的密文C₁与混沌序列矩阵对其进行自适应关联比特操作，同时实现置乱与扩散操作，得到剩余密文；

解密算法为上述算法的逆过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法，其特征在于，所述步骤101根据加密图片的不同，所计算得到的密钥数值不同，所使用的超混沌Chen系统数学模型如下：

式中a，b，c，d为超混沌系统控制参数，x，y，z，w为超混沌系统的状态变量，当a＝36，b＝3，c＝28，d＝-16，-0.7≤k≤0.7时，系统处于超混沌状态。令k＝0.2，给定初始值，其相应的Lyapunov指数为L₁＝1.5187，L₂＝0.1143，L₃＝-0.0054，L₄＝-12.6276；

混沌系统的状态值是浮点数，因此由混沌系统状态值构成的序列不能直接应用于图像加密算法中，对混沌伪随机序列数值类型的处理，消除了其与数字图像数值类型的不同，使之可以直接应用于加密系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法，其特征在于，所述步骤102利用混沌序列矩阵对其进行明文无关的前向扩散操作，使得每一个扩散点都与前一个相关。

4.根据权利要求1所述的一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法，其特征在于，所述步骤103利用混沌序列矩阵对上一步骤中的一幅图像进行明文关联置乱操作，使得像素点所在位置与当前位置行与列的像素值计算得出，只需一轮操作就可得到良好的置乱效果，提高了安全性与效率。

5.根据权利要求1所述的一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法，其特征在于，所述步骤104对上一步骤得到的中间密文进行最终的快速扩散，得到首幅密文。

6.根据权利要求1所述的一种基于超混沌Chen系统的多图加密方法，其特征在于，所述步骤106对剩余中间密文进行自适应比特操作，可以同时完成置乱与扩散，以后再与已得到的密文、混沌序列矩阵进行比特级别操作，提高扩散效果，得到剩余密文，使之图像密文相互关联，仅得到其中一幅无法获得与之对应的明文图像。