基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密方法技术

本发明专利技术属于信息安全和数字图像处理技术领域,主要改善了传统Arnold变换加密技术相邻像素相关性与置乱程度不高的问题。本发明专利技术采用的技术方案是基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密，步骤如下：第一步，混沌随机序列的产生，生成Arnold变换的参数：由超混沌Lorenz与一维混沌Logistic系统产生随机序列，生成Arnold变换的变换矩阵的参数；第二步，图像的加密步骤：首先，对图像进行阶数为p

【技术实现步骤摘要】
基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密方法
本专利技术涉及信息安全和图像处理
，涉及一种基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密方法。
技术介绍
图像信息因其具有形象直观的特点，在政治，军事，医学及人们的日常生活中具有广泛的应用。因此，图像在传递过程中如何保障图像信息不被恶意攻击窃取、破坏的安全问题也更加值得我们关注。Refregier与Javidi教授在1995年应用双随机相位编码技术进行图像的加密，开创了光学图像加密的先河，光学加密的方法可以在完成图像信息传输的同时完成图像的加密，具有高效的运算能力。并且还具有大容量，高速度，多维度与安全高的优势。在2000年Unnikrishnan等人首次将分数傅里叶变换引入图像加密，因为分数阶傅里叶变换分数阶数的可加性，可以很好增强密钥空间。分数阶傅里叶变换因为在加密中具有较高的自由度，逐渐成为光学图像加密的重要方法，得到了广泛的应用。但分数阶傅里叶变换在单独应用图像加密时，分数阶数的敏感性并不是很高，存在着安全的隐患。图像置乱是图像加密中的重要途径，基于空间域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密方法，其特征是，步骤如下：/n步骤1，超混沌Lorenz与一维混沌系统Logistic产生随机序列生成Arnold变换的变换矩阵的参数，用于改进Arnold变换；/n步骤2，图像的加密步骤：/n步骤2-1，输入一幅大小为M×N的待加密灰度图像，获得二维图像矩阵h(x,y)；/n步骤2-2，对图像h(x,y)行方向进行阶数为p

【技术特征摘要】
1.基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密方法，其特征是，步骤如下：
步骤1，超混沌Lorenz与一维混沌系统Logistic产生随机序列生成Arnold变换的变换矩阵的参数，用于改进Arnold变换；
步骤2，图像的加密步骤：
步骤2-1，输入一幅大小为M×N的待加密灰度图像，获得二维图像矩阵h(x,y)；
步骤2-2，对图像h(x,y)行方向进行阶数为p1的初次分数阶傅里叶变换，得到初次变换后的图像h1(x,y)；
步骤2-3，应用所述改进的Arnold变换实现对图像h1(x,y)的置乱加密，得到置乱后的图像h2(x,y)；
步骤2-4，对图像h2(x,y)列方向进行阶数为p2的分数阶傅里叶变换，得到最终加密图像f(x,y)；
步骤3，图像的解密过程，图像解密是对所述图像加密过程的逆过程得到解密图像。


2.如权利要求1所述的基于分数阶傅里叶变换的多混沌Arnold图像加密方法，其特征是，由所述超混沌Lorenz系统产生Arnold变换的变换矩阵参数m,
对所述超混沌Lorenz系统进行离散化处理,可得其表达式：



其中，a＝10，b＝8/3,c＝28为系统参数，xi,yi,zi,vi分别表示系统变量对时间t的微分,利用龙格库塔法求解超混沌Lorenz系统方程得到结果：















其中，xi,yi,zi,vi表示第i次迭代的系统变量值，h为步长；
将输入图像矩阵设为I,该图像可视为8个比特面组成，由式可得到所述超混沌Lorenz系统初值x0，y0，z0，w0分别由图形的第4、5比特面,第3、6比特面,第2、7比特面，第1、8比特面分别决定：
x0＝sum{sum[bitand(I,24)]}/(24×M×N)
y0＝sum{sum[bitand(I,36)]}/(36×M×N)
z0＝sum{sum[bitand(I,66)]}/(66×M×N)
w0＝sum{sum[bitand(I,129)]}/(129×M×N)
其中,sum表示求和运算，bitand表示位与运算；由上式可知，当图像I不同时，混沌初值x0，y0，z0，w0也不同，将x0，y0，z0，w0混沌的初值代入所述超混沌Lorenz系统进行迭代，产生长度为2MN混沌随...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志昌，浦绍质，于雪莲，马满满，王康维，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23