[发明专利]一种组合混沌伪随机数发生器及其数字图像加密方法

权利要求书

1.一种组合混沌伪随机数发生器，其特征在于，所述装置包括：

第一种子映射模块，所述模块根据组合混沌系统当前时刻的状态值以及预设控制参数，计算第一混沌系统下一时刻的状态值；

第二种子映射模块，所述模块根据组合混沌系统当前时刻的状态值以及预设控制参数，计算第二混沌系统下一时刻的状态值；

组合模块，所述模块对所述第一、第二种子映射输出的状态值进行组合；

第一取模模块，所述模块对组合模块的组合状态值进行取模操作，确定其小数部分；

拉伸模块，所述模块根据预设拉伸函数，对组合模块的组合状态值的小数部分进行拉伸操作，确定拉伸值；

第二取模模块，所述模块对拉伸值进行取模操作，确定所述组合混沌系统下一时刻的状态值。

2.根据权利要求1所述的一种组合混沌伪随机数发生器，其特征在于：

所述第一混沌系统为现有的任何一种一维混沌系统，包括但不限于Logistic映射、Tent映射、Sine映射、Chebyshev映射和Gauss映射；所述第二混沌系统为现有的任何一种一维混沌系统，包括但不限于Logistic映射、Tent映射、Sine映射、Chebyshev映射和Gauss映射。

3.根据权利要求1所述的一种组合混沌伪随机数发生器，其特征在于：

所述组合模块进行组合的方式包括但不限于加法、减法、乘法、除法、指数运算、对数运算、级联和调制。

4.根据权利要求1所述的一种组合混沌伪随机数发生器，其特征在于：

所述第一取模模块的拉伸函数为任何一种在单位区间上导数大于1的函数。

5.一种基于权利要求1所述的组合混沌伪随机数发生器的数字图像加密方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(5.1)获取原始图像的尺寸、通道数以及各采样点的像素值组成的图像矩阵；

(5.2)根据所述原始图像的尺寸、通道数、图像矩阵和预设第一变换算法，确定灰度图像矩阵；

(5.3)根据所述灰度图像矩阵和预设第一扩散算法，确定扩散图像矩阵；

(5.4)根据所述扩散图像矩阵、所述组合混沌伪随机数发生器和预设第一置乱算法，确定置乱图像矩阵；

(5.5)根据所述置乱图像矩阵、所述组合混沌伪随机数发生器和预设第二扩散算法，确定灰度加密图像矩阵；

(5.6)根据所述原始图像的尺寸、通道数、所述灰度加密图像矩阵和预设第二变换算法，确定加密图像矩阵。

6.根据权利要求5所述的组合混沌伪随机数发生器的数字图像加密方法，其特征在于，所述步骤(5.2)具体包括：

(1)根据所述原始图像的尺寸、通道数和图像矩阵，确定原始图像的每个通道对应的单通道图像矩阵；

(2)将所述原始图像的每个通道对应的单通道图像矩阵进行水平连接，得到所述灰度图像矩阵。

7.根据权利要求5所述的组合混沌伪随机数发生器的数字图像加密方法，其特征在于，所述步骤(5.3)具体包括：

(1)从第一行开始，依次将所述灰度图像矩阵的每一行与其相邻的后一行的对应元素作按位异或运算，同时从最后一行开始，依次将所述灰度图像矩阵的每一行与其相邻的前一行的对应元素作加法运算，确定行扩散矩阵；

(2)从第一列开始，依次将所述行扩散矩阵的每一列与其相邻的后一列的对应元素作按位异或运算，同时从最后一列开始，依次将所述行扩散矩阵的每一列与其相邻的前一列的对应元素作加法运算，确定所述扩散图像矩阵。

8.根据权利要求5所述的组合混沌伪随机数发生器的数字图像加密方法，其特征在于，所述步骤(5.4)具体包括：

(1)根据所述扩散图像矩阵的尺寸和所述组合混沌伪随机数发生器，确定第一、第二混沌矩阵；

(2)根据所述扩散图像矩阵、所述第一、第二混沌矩阵和四个元素的九种错位排列方式，确定所述置乱图像矩阵。