[发明专利]基于混沌和块旋转的多图像置乱方法

权利要求书

1.基于混沌和块旋转的多图像置乱方法，其特征在于，加密过程包括如下步骤：

步骤1：图像立体化：令k幅大小均为m×n的原始图像为I¹, I², …, I^k，按照特定的顺序将它们组合成一个大小为m×n×k的图像立方体C；

步骤2：图像立方体分块：将C分割成大小均为q×q×q的立方块，可得一个由s个元素构成的立方块集合B¹={b_i¹}，s=(m×n×k)/(q×q×q)，b_i¹为任一立方块；若q无法整除m, n,和k，则用像素填补法对C进行扩充，使其符合被q整除；

步骤3：产生混沌序列：首先，随机选取Chen混沌系统的初始值x₀¹, y₀¹, z₀¹，按照公式（1）迭代s次，可得3个长度为s的混沌序列X¹={x_i¹}，Y¹={y_i¹}和Z¹={z_i¹}；其次，随机选取Chen混沌系统的初始值x₀², y₀², z₀²，令l=max(m, n, k)，按照公式（1）迭代l次，可得3个长度为l的混沌序列X²={x_i²}，Y²={y_i²}和Z²={z_i²}；最后，随机选取Tent映射的初始值t₀和控制参数p，按照公式（2）迭代s次，可得1个长度为s的混沌序列T={t_i}；

Chen混沌和Tent映射方程分别为：

， （1）

其中，a=35，b=3，c=28；

， （2）

其中，p∈(0,1)且p≠0.5；

步骤4：混沌序列整数化：计算，

r_i¹=mod(floor(x_i¹×10¹⁶) , 3)， （3）

r_i²=mod(floor(y_i¹×10¹⁶) , 2)， （4）

r_i³=mod(floor(z_i¹×10¹⁶) , 3)， （5）

h_i¹=mod(floor(x_i²×10¹⁶) , 3)， （6）

h_i²=mod(floor(y_i²×10¹⁶) , 2)， （7）

h_i³=mod(floor(z_i²×10¹⁶) , 3)， （8）

其中，x_i¹∈X¹，y_i¹∈Y¹，z_i¹∈Z¹，x_i²∈X²，y_i²∈Y²，z_i²∈Z²，mod(·)是取模函数，floor(·)是取整函数；可产生6个整数混沌序列R¹={r_i¹}，R²={r_i²}，R³={r_i³}，H¹={h_i¹}，H²={h_i²}和H³={h_i³}；

步骤5：立方块自转：以B¹中的每个立方块为旋转对象，利用R¹, R², R³进行自转，自转规则为：R¹决定旋转的方位，当r_i¹=0, 1, 2时，分别选择前后、上下和左右旋转，r_i¹∈R¹；R²决定旋转的方向，当r_i²=0, 1时，分别选择顺时针和逆时针旋转，r_i²∈R²；R³决定旋转的角度，当r_i³=0, 1, 2时，分别选择90度、180度和270度旋转，r_i³∈R³；完成B¹中所有立方块的自转后可得一个自转后的立方块集合B²={b_i²}；

步骤6：立方块公转：以B²中每层块平面为旋转对象，利用H¹, H², H³进行公转，公转规则为：H¹决定旋转的中心轴，当h_i¹=0, 1, 2时，分别选择以x轴、y轴和z轴为中心轴旋转，h_i¹∈H¹；H²决定旋转的方向，当h_i²=0, 1时，分别选择顺时针和逆时针旋转，h_i²∈H²；H³决定旋转的角度，当h³=0, 1, 2时，分别选择90度、180度和270度旋转，h_i³∈H³；完成B²中所有块平面的公转后可得一个公转后的立方块集合B³={b_i³}；

步骤7：立方体置乱：利用T对B³中的立方块进行置乱，可得一个置乱后的立方块集合B⁴={b_i⁴}；

步骤8：立方块组合：按照特定的顺序对B⁴中的立方块进行组合，可得到k幅大小均为m×n的置乱图像J¹, J², …, J^k。