一种QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法

摘要

本发明是一种QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法。包括有如下步骤：1）改进传统的Logistic混沌映射加密算法，增加辅助密钥，以形成新的初始值x₀；2）将原始QR码二值图像分区，计算各子区图像中像素为“1”的总个数，由此形成各子块的随机密钥初始值；3）组合辅助密钥、随机密钥和分区加密技术，实现QR码二值图像分区变密钥混沌加密和解密算法。本发明能够实现密钥的随机变化，扩展了密钥空间和密钥路径，增强了加密的可靠性与安全性，能够满足存储和传输过程中QR码信息保密的要求，同时加密效果、加密速度以及破解难度进一步提高。本发明是一种方便实用、安全可靠的QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法。

主权项

一种QR二维码二值图像分区变密钥混沌加密方法，其特征在于包括有如下步骤：1)改进传统的Logistic混沌映射加密算法，增加辅助密钥，以形成新的初始值x₀；2)将原始QR码二值图像分区，计算各子区图像中像素为“1”的总个数，由此形成各子块的随机密钥初始值；3)组合辅助密钥、随机密钥和分区加密技术，实现QR码二值图像分区变密钥混沌加密和解密算法；上述步骤1)中，形成新的初始值x₀的方法是：改进的Logistic混沌映射加密算法利用混沌映射对初值敏感的特点，获得辅助密钥以形成动态的初始值，提高混沌映射加密算法的破译难度，其具体步骤为：11)设定合适的Logistic混沌系统的参数μ和初始设定密钥值K；12)根据初始设定密钥值K的大小，K为正整数，用该初始设定密钥值对256取余运算，得到一个[0，255]范围的整数，然后以该整数除以256，得到的结果作为辅助密钥t，t∈(0，1)；13)用辅助密钥t修改混沌序列初始值x₀＝(x₀+t)/2，以修正后的x₀作为Logistic混沌系统的初始值，以构造长度为M*N的实数混沌序列；14)将由步骤13)得到的实数混沌序列进行相应二值混沌序列转换，得到改进后的长度为M*N的二值混沌序列；15)利用Reshape函数对得到的二值混沌序列{y₀,y₁,…y_n…}进行重排列，得到一个所需要的y_M*N二值混沌矩阵；16)用原始QR二维码二值图像A中的第i个像素点像素值A(x,y)与步骤15)产生的混沌序列按二进制位异或操作即加密操作，得到加密后的像素值A1(x,y)；17)重复步骤16)，直到将所有像素点加密完毕，即得到加密图像A1；上述步骤3)中，实现QR码二值图像分区变密钥混沌加密和解密算法的方法是：31)读取原始QR二维码二值图像A，并且计算原始QR二维码二值图像A的矩阵大小；32)根据设定的行分区或列分区数目n和区序号，调用分区函数对上述矩阵进行分区处理，得到各子区图像；33)首先计算第一个子区图像中像素为1的总个数，并用该像素为1的总个数作为下一子区的随机密钥K，每轮再分别计算第二个子区、第三个子区，直到第n²个子区图像中像素为1的总个数，并分别使用各子区图像中像素为1的总个数作为下一子区的随机密钥K；然后根据初始设定的密钥K值，调用改进的Logistic混沌映射加密算法，对第一个子区图像进行加密处理，此后，每轮再分别对第二个子区、第三个子区，直到第n²个子区图像，根据各子区的随机密钥K值，调用改进的Logistic混沌映射加密算法进行加密处理；34)重复步骤33)，依次更新随机密钥K，调用改进的Logistic混沌映射加密算法对每个子区图像实施加密，直到完成对所有子区的加密，得到加密后的子区图像；35)将已经加密的子区图像进行有序组合，得到加密图像；36)将得到的加密图像写成标准格式，以便加密的QR码存储和传输。