[发明专利]一种基于L-F级联混沌和3D比特置乱的图像加密方法

权利要求书

1.一种基于L-F级联混沌和3D比特置乱的图像加密方法，其特征在于所述图像加密方法包括如下步骤：

步骤一、3D比特置乱加密

(1)先读取一个m×n的图像f并化为二进制，再将三通道的高位二进制页叠放在一起，三通道的低位二进制页依次叠放在高位页下面，若为彩色图，则构成一个m×n×24的3D矩阵，若为灰度图，则构成一个m×n×8的矩阵，其中：m、n为图片的行列数；

(2)由L-F级联混沌产生用于置乱的随机序列，为了消除暂态效应预先迭代N_0,1次，迭代N_0,1次后，若为彩色图，则继续迭代26×(m+n)次，若为灰度图，则只需要10×(m+n)次，得到混沌序列T，将其转化为置乱可用的四个随机序列R1、R2、R3、R4；

(3)在每一页上分别按步骤(2)得到的随机序列R1、R2进行行列循环移位置乱；

(4)每页都进行了行列变换以后，再按步骤(2)得到的随机序列R3、R4进行页间的行列置乱；若为彩色图，则再分别对前3×k页和后3×(8-k)页进行跨页之间的行列循环移位操作；若为灰度图和二值图像，则再分别对前k页和后8-k页的行列循环移位操作；其中：k为设定的高位页数；

(5)完成上述的置乱操作以后，再按3D构建反向操作得到一个十进制下的中间密文；

步骤二、扩散运算

(1)由L-F级联混沌产生用于扩散的随机序列，为消除暂态效应的影响，先迭代N_0,2次，若为彩色图，则继续迭代3×m×n次，若为灰度图，则只需要m×n次，得到序列T'，并转换为0到255间的整数序列R5；

(2)将R5按先行后列再页的顺序化为一个和中间密文一样的3维矩阵R5'，若为彩色图，则带入下面三个公式中进行扩散操作，若为灰度图，则带入下面第一个公式中进行扩散操作：

上式中，CR、CG、CB分别为密文的R、G、B三通道；TCR、TCG、TCB和R5R'、R5G'、R5B'分别为中间密文和转换为3D矩阵随机序列的三通道；CR0、CG0、CB0为扩散初值，(i,j)为对应坐标。

2.根据权利要求1所述的基于L-F级联混沌和3D比特置乱的图像加密方法，其特征在于所述迭代N_0,1次的公式如下：

式中，为向上取整，x_0,1为Logistic混沌初值，μ₁为Logistic混沌控制参数，int F_0,1为Fibonacci初值。

3.根据权利要求1所述的基于L-F级联混沌和3D比特置乱的图像加密方法，其特征在于所述混沌序列T转化为置乱可用的四个随机序列R1、R2、R3、R4的公式如下：

彩色图：

灰度图：

式中，m,n为明文行列数，k为高位页页数，i为序数。

4.根据权利要求1所述的基于L-F级联混沌和3D比特置乱的图像加密方法，其特征在于所述迭代N_0,2次的公式如下：

式中，为向上取整，x_0,2为Logistic混沌初值，μ₂为Logistic混沌控制参数，int F_0,2为Fibonacci初值。