[发明专利]基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法

权利要求书

1.基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法，其特征在于，首先将彩色图像分解为三个颜色分量；再采用混沌序列对所述三个颜色分量分别进行空间上的置乱；最后采用杨顾迭代算法对置乱后的颜色分量加密并生成密文图像。

2.根据权利要求1所述的基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，分解和调制

选取适宜彩色图像，将彩色图像分解为R、G、B三个颜色分量，采用混沌序列将三个所述颜色分量分别进行混沌置乱；

步骤2，杨顾迭代阶段

步骤2.1，假设图像尺寸为M×N，给定初始值x₁和任意k值，利用混沌映射函数生成长度为M×N+K的混沌序列X，即X＝{x₁,x₂,...,x_M×N+K},x_i∈(0,1)，所述混沌映射函数具体表述如下：

x_n+1＝p·x_n·(1-x_n) (1)，

式(1)中，p表示在区间[0,4]上的分岔参数；

从x₀开始算起，舍去所述混沌序列X中的前k个值，得到混沌序列X'，将所述混沌序列X'转换为二维矩阵X”；

步骤2.2，将所述二维矩阵X”代入公式计算得到混沌随机相位模板，所述公式具体表述如下：

P(u,v)＝exp(iπX”') (2)，

式(2)中，P(u,v)表示混沌随机相位模板，i表示虚数单位；

步骤2.3，采用杨顾混合振幅-相位迭代分别将置乱后的三个颜色分量对应加密为实值函数；

步骤2.4，采用单向的二值相位调制即exp[iπb(u,v)]对三个所述实值函数进行调整，得到加密结果；

步骤3，图像加密

将所述加密结果组合为彩色图像，即为密文图像。

3.根据权利要求2所述的基于杨顾混合振幅-相位恢复过程的图像加密算法，其特征在于，所述步骤1中的混沌置乱，具体按照以下步骤实施：

步骤1.1，假设三个所述颜色分量的尺寸均为M×N，设定初始值x₀、y₀，控制参数α、β，利用二维正弦Logistic调制映射函数生成长度均为M×N+K的混沌序列A和混沌序列B，具体表述为：

A＝{x₁,x₂,...,x_M×N+K},x_i∈(0,1)，B＝{y₁,y₂,...,y_M×N+K},y_i∈(0,1)；

所述二维正弦Logistic调制映射函数具体表述如下：

x_i-1＝α(sin(πy_i)+β)x_i(1-x_i) (3)，

y_i-1＝α(sin(πx_i+1)+β)y_i(1-y_i) (4)，

式(3)中，x_i表示混沌序列A中的第i个值，x_i-1表示混沌序列A中的第i-1个值，式(3)、(4)中，y_i表示混沌序列B中的第i个值，式(4)中y_i-1表示混沌序列B中的第i-1个值，x_i+1表示混沌序列A中的第i+1个值，

从x₀开始算起，舍去所述混沌序列A中的前k个值，得到从y₀开始算起，舍去所述混沌序列B中的前k个值，得到B'＝{y'₁,y'₂,...,y'_M×N},y'_i∈(0,1)，计算A'和B'的平均值得到Z'，具体表述如下：

步骤1.2，设定三个所述颜色分量分别为f_r(x,y)、f_g(x,y)、f_b(x,y)，分别采用公式(3)，(4)和(5)生成三个长度为M×N的随机序列D、Y、Z。随机序列D用作置乱红色分量f_r(x,y)，随机序列Y用作置乱绿色分量f_g(x,y)，随机序列Z用作置乱蓝色分量f_b(x,y)；以f_r(x,y)的混沌置乱为例：

步骤1.2.1，采用二维正弦Logistic调制映射函数将颜色分量f_r(x,y)生成长度为M×N的随机序列D，具体表述如下：

D＝{x(m)|m＝1,2,...,M×N} (6)，

式(6)中，D表示随机序列；x(m)表示随机序列D中的第m个值；

步骤1.2.2，采用升序或降序方式对随机序列D进行排列，得到序列D′，具体表述如下：

D'＝{x[w(m)]|m＝1,2,...,M×N} (7)，

式(7)中，w表示地址码，w(m)表示第m个元素对应的地址，即序列D′中的第m个元素为序列D中第w(m)个元素；

步骤1.2.3，将颜色分量f_r(x,y)变换为一维数据f_r,1d(x)，采用序列D′对所述一维数据f_r,1d(x)进行置乱，得到f’_r,1d(x)；

步骤1.2.4，将所述f’_r,1d(x)逆变换成二维矩阵，得到置乱后的红色分量f_r'(x,y)；

步骤1.3，由步骤1.2.1～1.2.4可分别得到置乱后的颜色分量f’_g(x,y)和f_b'(x,y)。