[发明专利]一种基于分层加密的垃圾分类二维码生成方法

权利要求书

1.一种基于分层加密的垃圾分类二维码生成方法，其特征在于，包括如下几个步骤：

(1)转码

首先，将垃圾袋身份信息编码生成唯一的中英文字符型垃圾袋身份码，表示为M₁M₂...M_kM_k+1M_k+2...M_k+LM_k+L+1M_k+L+2...M_k+L+pM_k+L+p+1M_k+L+p+2...M_k+L+p+nM_k+L+p+n+1M_k+L+p+n+2，其中M₁M₂...M_k为省市区，M_k+1M_k+2...M_k+L为具体居住地址，M_k+L+1M_k+L+2...M_k+L+p为联系人和联系电话，M_k+L+p+1M_k+L+p+2...M_k+L+p+n为制码年月日，M_k+L+p+n+1M_k+L+p+n+2为垃圾分类颜色信息，相互用英文空格间隔；

然后，从垃圾袋身份码中抽取出身份显示码(M₁M₂...M_kM_k+L+p+1M_k+L+p+2...M_k+L+p+nM_k+L+p+n+1M_k+L+p+n+2)和身份隐藏码(M_k+1M_k+2...M_k+LM_k+L+1M_k+L+2...M_k+L+p)，并将身份显示码逐个字符转换成数值型数据，得到对应的数值序列同时将身份隐藏码逐个字符转换成数值型数据，得到对应的数值序列

最后，依次将数值序列P1中元素P1_i逐个转换成8bits的二进制序列{PB1_i1,PB1_i2,PB1_i3,PB1_i4,PB1_i5,PB1_i6,PB1_i7,PB1_i8}、将数值序列P2中元素P2_i逐个转换成8bits的二进制序列{PB2_i1,PB2_i2,PB2_i3,PB2_i4,PB2_i5,PB2_i6,PB2_i7,PB2_i8}，并将个二进制序列{PB1_i1,PB1_i2,PB1_i3,PB1_i4,PB1_i5,PB1_i6,PB1_i7,PB1_i8}从左往右逐列填入矩阵B1中，其中矩阵某行对应于各二进制序列的某位，从而得到组合二进制矩阵B1：

同时将个二进制序列{PB2_i1,PB2_i2,PB2_i3,PB2_i4,PB2_i5,PB2_i6,PB2_i7,PB2_i8}从左往右逐列填入矩阵B2中，其中矩阵某行对应于各二进制序列的某位，从而得到组合二进制矩阵B2：

其中，垃圾袋身份码包括GB2312字符集中双字节编码的汉字和ASCLL码值∈[32,126]的可见字符，垃圾袋身份码长度为k+L+p+n+6，数值序列P1的长度为数值序列P2的长度为组合二进制矩阵B1的大小为组合二进制矩阵B2的大小为

(2)组合二进制矩阵B2的置乱

首先，利用数值序列P1及其转换而成的组合二进制矩阵B1，数值序列P2转换而成的组合二进制矩阵B2，以及外部密钥α和β，按照如下(1)-(5)公式分别计算得到Logistic混沌映射的初值x₁和参数μ、抽取开始位置m，以及抽取间隔数n₁、n₂，

令

则

x₁＝α+mod(α+kp,1-α)， (1)

μ＝β+mod(β-kp,4-β)， (2)

其中，B1_1,i,B1_2,i,B1_3,i,B1_4,i,B1_5,i,B1_6,i,B1_7,i,B1_8,i表示组合二进制矩阵B1第i列或者二进制序列{PB1_i1,PB1_i2,...,PB1_i7,PB1_i8}中二进制位‘1’的个数，B2表示组合二进制矩阵B2中二进制位‘1’的个数，外部密钥满足α∈(0,1)，β∈(3.57,4)；

然后，由混沌映射的初值x₁和外部密钥μ，对如下公式(6)所示Logistic混沌映射进行迭代，式中k表示迭代次数(k＝1,2,...)、x_k+1表示第k次迭代得到的混沌信号，

x_k+1＝μ×x_k×(1-x_k) (6)

得到混沌信号序列X＝{x₁,x₂,...}，从序列X中第m个元素开始依次间隔n₁个元素取1个元素以形成长度为8的混沌信号序列Y＝{Y₁,Y₂,...,Y₇,Y₈}，同时从序列X中第m个元素开始依次间隔n₂个元素取1个元素以形成长度为的混沌信号序列

最后，将混沌信号序列Y按降序排序，根据混沌信号序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制矩阵B2进行行置乱，得到行置乱后二进制矩阵再将混沌信号序列Z按降序排序，根据混沌信号序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对行置乱后二进制矩阵进行列置乱，得到表示如下的行列置乱后二进制矩阵

(3)行列置乱后二进制矩阵的按层分组、重组

首先，对行列置乱后二进制矩阵进行按层分组，将二进制矩阵中第1、3、5、7层元素分为1组，将二进制矩阵中第2、4、6、8层元素分为另1组，得到分层后的两组二进制矩阵BF1和BF2，表示为如下：

然后，将分层后的两组二进制矩阵BF1和BF2，按列进行如下重组操作：

S0：设两个大小为元素均为二进制‘0’的二进制矩阵BZ1和BZ2，令i＝1，给定密钥k_switch，其中k_switch的取值为整数0、1、2或者3；

S1：判断k_switch的数值，

如果k_switch＝0，则给二进制矩阵BZ1和BZ2的第i列元素分别赋值，表示为BZ1(1:8,i)＝['010',(BF1(1:4,i))^T,'1']^T，BZ2(1:8,i)＝['011',(BF2(1:4,i))^T,'0']^T，

如果k_switch＝1，则给二进制矩阵BZ1和BZ2的第i列元素分别赋值，表示为BZ1(1:8,i)＝['011',(BF1(1:4,i))^T,'0']^T，BZ2(1:8,i)＝['01',(BF2(1:4,i))^T,'10']^T，

如果k_switch＝2，则给二进制矩阵BZ1和BZ2的第i列元素分别赋值，表示为BZ1(1:8,i)＝['01',(BF1(1:4,i))^T,'10']^T，BZ2(1:8,i)＝['01',(BF2(1:4,i))^T,'01']^T，

如果k_switch＝3，则给二进制矩阵BZ1和BZ2的第i列元素分别赋值，表示为BZ1(1:8,i)＝['01',(BF1(1:4,i))^T,'01']^T，BZ2(1:8,i)＝['010',(BF2(1:4,i))^T,'1']^T；

S2：将重组后的二进制矩阵BZ1和BZ2的第i列元素分别转换成数值型数据和表示为且令i＝i+1，接着判断i的大小，如果则转入步骤S1，否则转入步骤S3；

S3：结束二进制序列的重组操作，从而得到重组后的二进制矩阵BZ1和BZ2，以及数值序列

(4)转码

将数值序列逐个元素转换为ASCII码值属于[32,126]的可见字符，得到字符序列同时将数值序列逐个元素转换为ASCII码值属于[32,126]的可见字符，得到字符序列然后将字符序列C1和C2顺序连接得到垃圾分类号C，即最后将垃圾袋身份显示码(M₁M₂...M_kM_k+L+p+1M_k+L+p+2…M_k+L+p+nM_k+L+p+n+1M_k+L+p+n+2)和垃圾分类号进行组合，生成垃圾分类码，接着生成QR Code，即垃圾分类二维码。