[发明专利]基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法

权利要求书

1.一种基于logistic的大密钥空间比特置乱混沌图像加密方法，其特征在于：对一维logistic混沌系统进行改进生成新的混沌系统，然后图像进行加密，具体步骤如下：

步骤(1)、改进logistic混沌映射公式，即混沌映射公式(1)修改为式(2)；

X_n+1＝u×X_n×(1-X_n) (1)

X_n+1＝RS(u×X_n×(1-X_n)) (2)

式(2)中，u为控制参数且u≠0；

式(2)通过右移函数RS(x)对式(1)中u×X_n×(1-X_n)进行移位，将整数位全部移到小数点后，使得0≤X_n+1≤1，使得通过式(2)生成的序列处于混沌状态；

步骤(2)、确定加密密钥

设定7个密钥：X₁、r₁、X₂、r₂、N、Z、S；其中前四个密钥为两对改进后Logistic混沌系统的控制参数和初始值(X₁、r₁)(X₂、r₂)，N为序列值转化为二进制形式时小数点后所取的位数；

f(x,y)表示输入的明文图像，大小为M×L；Z是经过式(3)计算后得到的明文相关量，S为记录获得X_n数据时其序列变异的位数；

步骤(3)、对生成的序列进行一步随机选取反转，具体步骤如下：

步骤(3.1)、设置控制参数u，u≠0和循环变量i，设初始值i＝0；设置X_i序列初始值X₀(0X₀1)；

步骤(3.2)、将X_i代入到式(2)中得到X_i+1，接着将X_i+1移位，使得X_i+11，再将X_i+1转换为二进制形式(X_i+1)_B；

步骤(3.3)、选取一个正整数N，对(X_i)_B的前N位随机选取位进行取反操作，操作是下取整，取反操作即将二进制0变为1，1变为0；

步骤(3.4)、将变换完的(X_i+1)_B再次转换为十进制，然后将得到的十进制小数X_i+1准备进行下一次迭代；

重复步骤(3.1)至步骤(3.4)且每轮反转的位数不同，直到i＝M×L

迭代结束后，得到一个长度为n的混沌序列{X₁,…,X_n}，n＝M×L；将记载反转位数的S作为密钥用于图像的还原；

步骤(4)、基于步骤(1)和步骤(2)所得混沌系统对图像进行加密；

先使用密钥X₁、r₁、N和Z利用改进后的Logistics加密算法迭代Z次过渡状态，然后再迭代M×L次，生成长度为M×L的混沌序列K₁＝{X₁,…,X_n}；明文图像f(x,y)大小为M×L；将混沌序列K₁转化为与明文图像相同大小的初步加密矩阵F₁作为加密矩阵；将初步加密矩阵F₁与明文图像f行比特异或操作进行初次加密，得到新的图像f:接着进行分块操作将f分成大小均等的四个部分，每个块大小为M/2×L/2，再将每块分别进行置乱-扩散操作；将置乱-扩散后的图像重新拼接为一块，逆时针旋转90°后，再重复上述置乱-扩散操作得到最终加密图像fH。