[发明专利]一种动态混沌与矩阵卷积运算的彩色图像加密方法

权利要求书

1.一种动态混沌与矩阵卷积运算的彩色图像加密方法，其特征在于所述彩色图像加密方法包括如下步骤：

步骤一、将云模型与广义Fibonacci相结合，构建云模型Fibonacci混沌系统模型，进而产生新的非相关混沌序列，所述云模型Fibonacci混沌系统模型如下：

其中，Q(γ,β)表示量子混沌系统；F(Q(γ,β))表示将云滴代入到广义三阶Fibonacci函数模型的序列F_j；L(x₀,μ)表示初始状态为x₀以及参数为r的Logistic混沌系统；

步骤二、将彩色图像分解为红、绿、蓝三通道图像，拼接成为二维灰度矩形图像P₀；

步骤三、利用混沌序列对二维灰度矩形图像P₀进行像素点坐标的置乱变换，生成置乱图像，即图像P₁，所述置乱的公式如下：

F₁₁(i)＝int(F₁(i)×height×weight)；

式中：F₁(i)表示由云模型Fibonacci混沌系统生成的混沌序列，height和weight分别表示加密图像的长与宽，F₁₁(i)表示扩大范围的混沌序列；x_i、y_i分别表示混沌序列中每一个元素的行与列；P₀[i,j]表示为置乱前图像像素点坐标，P₁[x_i,y_i]表示置乱后图像的像素点坐标；

步骤四、将混沌序列值作为矩阵卷积运算的输入值与置乱图像P₁的像素值进行交替更新的矩阵卷积云方，实现原始像素值的置换变换，生成置换图像P₂，所述置换的公式如下：

F₂₂(i)＝int(F₂(i)×100),i∈(0,1,2...,height×weight-1)；

P₂[i，j]＝sum(P₁[i:i+2,j:j+2]×filter(t))-F₃(i)；

式中：F₂(i)表示混沌序列，height和weight分别表示加密图像的长与宽，F₂₂(i)为扩展序列，F₃(i)为另一组混沌序列，filter(t)代表卷积核；

步骤五、将置换图像P₂的像素值与云模型Fibonacci混沌序列及前、后相邻像素点的像素值进行正反双方向两次异或操作，实现任意像素值的变化引起整体像素点像素值的连锁扩散变换，依次生成像素扩散图像P₃，所述扩散变换公式如下：

F₄₄(i)＝int(F₄(i)×10⁸)；

式中：F₄(i)表示随机序列，image_mean表示像素值的均值，F₄₄(i)为混沌扩展序列，P₂[N×M]表示置换图像的最后一个像素点，P₃[N×M]表示扩散图像的最后一个像素点，P₃[i]表示扩散图像像素点，P₂[i-1]表示扩散图像i像素点的前像素点，P₂[i+1]扩散图像i像素点的后像素点，height和weight表示图像的长和宽；

步骤六、将扩散图像P₃拆分组合成三通道的彩色密文图像。