超混沌Lorenz系统的4-邻域异或图像加密方法

摘要

本发明涉及一种基于超混沌Lorenz系统的4-邻域异或图像加密方法，其特征在于：提取原始彩色图像的RGB三分量，记RGB三分量中各像素点的灰度值为二维矩阵PR、PG、PB，利用超混沌Lorenz系统产生的混沌序列分别对矩阵PR、PG、PB进行置乱，得到置乱后的图像像素矩阵PR1、PG1、PB1，再利用经过处理后的Lorenz混沌序列分别与矩阵PR1、PG1、PB1进行4-邻域异或运算，完成加密过程。本方法采用超混沌Lorenz系统对彩色图像进行置乱和4‐邻域异或加密，具有密钥空间大，安全性好，抵抗明文攻击能力强的优点，适合用于图像保密通信。

主权项

一种基于超混沌Lorenz系统的4‐邻域异或图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤对彩色图像进行置乱和4‑邻域异或加密：（1）对一幅规格为m×n×3待加密的彩色图像，分别提取其RGB三分量的灰度图像，并分别顺次读取各分量的各个位置的元素，组成三组m×n的RGB分量的明文矩阵，其中，m，n表示所述彩色图像大小的分量，3表示所述彩色图像的RGB三分量；（2）选取合适的初值及步长作为超混沌Lorenz系统的加密密钥，利用Runge‐Kutta算法，迭代复数次，得到四组长度为迭代次数的Lorenz加密混沌序列；（3）从所述Lorenz加密混沌序列中选取三组Lorenz加密混沌序列，并随机从任意元素开始，分别依次提取m个元素，组成三组第一混沌序列，并将这三个序列排列成一行m列的第一矩阵，再由三组所述Lorenz加密混沌序列中随机依次取n个元素，组成三组第二混沌序列，并将这三个序列排列成n行一列的第二矩阵；（4）生成三个m×m的零矩阵，以及三个n×n的零矩阵，将所述第一矩阵以及第二矩阵的六个矩阵按从小到大的顺序排列，并获得三个行排列信息矩阵和三个列排列信息矩阵，并根据所述三个行排列信息矩阵和三个列排列信息矩阵将所述三个m×m的零矩阵以及三个n×n的零矩阵中对应的行和列中的元素置为零，从而变换为六个相对应的置乱矩阵；（5）利用所述六个置乱矩阵，分别对原始图像矩阵进行置乱操作，得到置乱后的图像RGB分量的信息矩阵；（6）从选取的三组Lorenz加密混沌序列中分别随机依次取m×n个元素，生成三个第三矩阵，将所述三个第三矩阵转换为得到8位无符号整数混沌序列矩阵；（7）将三个所述第三矩阵与对应的所述RGB分量的信息矩阵分别进行4‐邻域异或操作，获得图像的RGB分量的加密信息矩阵，再将加密图像的各分量信息进行重组，得到信息序列，并按图像标准格式保存，得到最终的彩色加密图像。