[发明专利]基于立体置乱模型和分数阶傅里叶变换的多图像加密方法

说明书

一种基于立体置乱模型和分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform，FrFT）的多图像加密方法，属于信息加密领域。目前，网络信息交互的数据量日益增多，图像批量传送与储存需求增大。为保护多幅图像内容网络传输的安全性，本发明提出一种基于立体置乱模型和FrFT的多图像加密方法。受立体魔方置乱与复原的启发，将多幅图像组成一个图像立方体结构，设计了立体行、列和层置乱模式，建立了一个立体置乱模型。利用该置乱模型对k幅原始图像进行置乱操作，并对置乱图像集进行FrFT变换，产生k幅加密图像。实验表明：该方法可同时加密多幅交互图像，加密效果良好，安全性高且高效。

技术领域

本发明涉及一种信息加密技术，特别是涉及一种多图像加密方法。

背景技术

大数据时代下，在军事系统、电子政务、金融系统和日常生活等诸多领域，每天都会产生庞大的图像信息。为保证这些信息内容不被窃取，图像加密技术在科研界及工业界引起了广泛的关注。多图像加密作为一种新的多媒体安全技术，具有高效的特征，逐渐引起研究者的关注，研究者们已提出一些多图像加密方法。这些方法有的已被破译，有的安全性弱，有的效率低，有的加密图像幅数有限等问题，难以令人满意。

受魔方置乱与复原的启发，利用多图像的立体特征和超混沌系统，建立一个立体置乱模型。为提高多图像加密的安全性和效率，保证图像的安全高效传输，利用该模型和分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform，FrFT)，设计了一种多图像加密方法。该方法利用了良好的置乱效果，以及FrFT良好的非线性和鲁棒性，有效地保护了多幅交互图像网络传输和存储的安全性。

发明内容

本发明的目的：针对现有多图像加密方法存在安全性弱或加密效率低等问题，提出一种基于立体置乱模型和FrFT的多图像加密方法。

本发明的技术方案：为实现上述发明目的，采用的技术方案为基于立体置乱模型和FrFT的多图像加密方法，令发送方为Alice，接收方为Bob；Alice的加密步骤详述如下：

步骤1：图像立方体构建：令k幅原始图像分别为I¹₁,I¹₂,…,I¹_k，其大小均为m×n，将它们叠加成k层图像立方体B¹，大小为m×n×k；

步骤2：混沌序列产生：随机选取公式(3)所示的五维超混沌系统的初值x₁,x₂,x₃,x₄,x₅，迭代该系统m×n次，可获得五个混沌序列X₁＝{x¹_i}_mn，X₂＝{x²_i}_mn，X₃＝{x³_i}_mn，X₄＝{x⁴_i}_mn和X₅＝{x⁵_i}_mn；