一种基于量子混沌映射和分数域变换的图像加密方法技术

本发明专利技术公开了一种基于量子混沌映射和分数域变换的图像加密方法。该方法利用Henon映射首先对像素点进行迭代置乱，然后用置乱的矩阵与行置乱矩阵相乘后进行x方向α阶DFRFT变换，将变换后矩阵与列置乱矩阵相乘后再进行y方向β阶DFRFT变换，最后利用量子Logistic混沌映射对变换后的矩阵进行扩散加密运算。该方法克服了传统一些方法只在空间域，变换域，和混沌系统单纯的使用某一种方案而导致参数变量少，系统结构简单，伪随机和非周期性不好等缺点，实验和仿真结果表明，该方法比传统加密方法具有更高的安全性。

An image encryption method based on quantum chaotic map and fractional domain transform

The invention discloses an image encryption method based on quantum chaotic map and fractional domain transformation. This method uses Henon mapping first pixel iteration scrambling, and then use the matrix and chaotic scrambling matrix multiplication X direction alpha order DFRFT transform, the transformed matrix and column permutation matrix multiplication and Y direction of order DFRFT transform, finally using quantum Logistic chaotic mapping to transform matrix the diffusion of encryption algorithms. This method overcomes the disadvantages of traditional methods only in space domain, transform domain, and chaotic system only using one method and result of parameter variables, the system structure is simple, disadvantages of pseudo random and non periodicity is not good, the experimental and simulation results show that this method has higher security than traditional encryption method.

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子混沌映射和分数域变换的图像加密方法
本专利技术涉及混沌通讯保密领域，特别涉及一种基于量子混沌映射和分数域变换的图像加密方法。
技术介绍
随着网络通信和计算机技术的快速发展，图像作为信息的一种重要载体，由于信息量丰富，直观性强等特点，被广泛应用于各个领域。图像传递的安全性和保密技术引起了人们的密切关注。探索高效，安全的图像加密方法已成为广大学者的研究的一门重要课题。混沌系统由于具有初值敏感性，伪随机性等优良的密码学特性。基于此，学者们纷纷提出一些混沌图像加密方法。常用的图像加密的经典思想主要有以下3种：基于图像像素空间位置置乱，基于图像灰度的变换，基于这两者的结合。其中主要研究方向为从低维到高维，从单一混沌系统到多维混沌系统的转变。GAO等人提出采用像素置乱和像素变换相结合机制的加密方法，尽管构造简单，但是密钥与明文无关，导致无法有效有效抵制选择明文攻击。王等人提出了一种超混沌图像加密方法，通过密文反馈机制控制方法中的密钥流，使得加密所需要参数与明文密切相关。但由于周期短，复杂度低，容易被破解。当前大多数混沌加密方法都是自然混沌系统，严格意义上说没有达到密码学所要求的保密性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于量子混沌映射和分数域变换的图像加密方法，其特征在于：利用Henon映射首先对像素点进行迭代置乱，然后用置乱的矩阵与行置乱矩阵相乘后进行x方向α阶DFRFT变换，将变换后矩阵与列置乱矩阵相乘后再进行y方向β阶DFRFT变换，最后利用量子Logistic混沌映射对变换后的矩阵进行扩散加密运算。

【技术特征摘要】
1.一种基于量子混沌映射和分数域变换的图像加密方法，其特征在于：利用Henon映射首先对像素点进行迭代置乱，然后用置乱的矩阵与行置乱矩阵相乘后进行x方向α阶DFRFT变换，将变换后矩阵与列置乱矩阵相乘后再进行y方向β阶DFRFT变换，最后利用量子Logistic混沌映射对变换后的矩阵进行扩散加密运算。2.根据权利要求1所述的图像加密方法，具体包括如下步骤：步骤一：打开原始的灰度bmp图像，按照从左往右的顺序依次读取图像中各点像素值，得到原始图像的像素矩阵Q，高度和宽度用M表示，且宽度和高度相等；步骤二：利用Henon映射产生两个M×M混沌序列分别为X＝{xk|k＝0,1,2,3,…,M×M}，Y＝{yk|k＝0,1,2,3,…,M×M},Henon映射的动力学方程如下式(1)：输入a,b,x0,y0，其中a和b为混沌系统控制参数，x0，y0为初始值，将a,b,x0,和y0作为加密密钥，然后从X和Y中第i+1项开始，截取其中T项得到序列C＝{ck|k＝i+1,i+2,…,i+T},即{ci+1，ci+2，ci+3，…，ci+T},D＝{dk|k＝i+1,i+2,…,i+T},即{di+1，di+2，di+3，…，di+T},然后取整数部分作为新的序列值，再分别各自重新组成和原始图像同样大小的矩阵CX和DY；步骤三：将步骤二的C,D序列进行排序得到{c(i+1)′，c(i+2)′，c(i+3)′，…，c(i+T)′},{d(i+1)′，d(i+2)′，d(i+3)′，…，d(i+T)′}，然后计算出此序列在原X,Y序列中的位置信息，记录坐标位置索引序列C′，D′，将原始图素像素矩阵Q各元素按C′索引序列的从左往右顺序赋值为1～T的自然数，序列位不够的元素所在位置为奇数行置1，偶数行置T，得到置乱行矩阵PX，同理，将原始图像各元素按D′索引序列的顺序赋值为1～T的自然数，序列位不够的元素所在为奇数列置1，偶数列置T，得到置乱列矩阵PY；步骤四：将原始图像像素矩阵Q和步骤得到的CX和DY矩阵，按位相乘处理，即通过式O＝Q×CX×DY，处理后得到图像矩阵O；步骤五：将图像矩阵O乘以行置乱矩阵PX，得到R,将R矩阵看做一个行向量R′＝(u1，u2，u3，…uM)进行x方向的a阶傅里叶变换，得到复数矩阵J，然后将J与置乱列矩阵PY相乘，得到复数矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢国波，邓华军，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44