【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像加密，更具体地，涉及一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法及存储介质。
技术介绍
1、随着多媒体与通信技术的持续快速发展，众多不同形式的数字化信息在网络中被广泛传播，如：文本、图像、视频等，从而极大地便利了人们的即时信息交流。图像作为数字传播中不可或缺的媒介，可以更直观、更生动地传递信息。然而，由于非法用户攻击或者非授权访问，网络交流的图像很容易被不法分子恶意篡改并泄露私人信息。因此，保护图像的安全交流已成为当务之急。
2、混沌系统是一种确定性非线性动力系统，其具有复杂的动力学行为、对初始条件的极端敏感性以及较低可预测性等特点。因此，混沌加密技术被广泛应用于图像加密领域。混沌系统生成的混沌序列对方法起着至关重要的作用，其序列的随机程度会影响加密效果和安全性，并且其生成序列所需的时间也会影响到图像加密的时间消耗。近年来，为了增强混沌序列的随机性，有许多研究者已经尝试将忆阻器应用于混沌系统中。例如，构建一个新的忆阻器模型，再将此忆阻器引入现有的混沌系统，从而构建一个新型基于忆阻器的混沌系统。通过哈希函数计算得到与明文图像相关的哈希值，构造数学模型将其值转换为混沌系统的初始值，迭代计算后得到混沌序列。然后，将此混沌序列用于图像的置乱和扩散操作，最终得到密文图像。然而，大多数的忆阻混沌系统都应用于单图像加密并且由于忆阻器模型效果欠佳，导致混沌系统动力学性不足，存在着加密效率低下等问题。
技术实现思路
1、本专利技术为克服上述现有技术忆阻器模型效果欠佳、混沌
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，包括以下步骤：
4、s1：构建新型忆阻器模型，将所述新型忆阻器模型引入三维混沌系统，得到四维忆阻超混沌系统；
5、s2：获取明文灰度图像p1、p2和p3，并分别计算与各明文灰度图像相关的哈希值hash，将各个哈希值hash交叉重组并经过预设的数学模型转换，得到混沌系统初始值x0、y0、z0和u0；将所述初始值x0，y0，z0，u0代入四维忆阻超混沌系统中进行迭代更新，生成随机序列x、y、z和u；
6、s3：对明文灰度图像p1、p2和p3进行预处理，预处理后的每张图像大小均为m×n，其中m和n分别为预处理后的图像高度和宽度；
7、根据预处理后的所有图像构造大小为m×n×3的图像矩阵pp；将随机序列x进行升序排序，得到索引序列s；利用序列y、z、u生成大小为m×n×3的三维伪随机矩阵k1和k2；
8、s4：将图像矩阵pp进行跨平面的螺旋遍历，遍历得到的像素值存储在一维向量t0中；利用索引序列s对一维向量t0进行索引置乱，置乱后的序列存储在一维向量t1中；
9、s5：将所述一维向量t1重组为大小为m×n×3的三维矩阵tcm；利用三维伪随机矩阵k1对三维矩阵tcm进行跨平面的正向扩散操作，得到正向扩散后的矩阵c0；利用三维伪随机矩阵k2对矩阵c0进行跨平面的逆向扩散操作，得到最终的密文图像c1，完成多图像加密。
10、优选地，所述步骤s1中，构建的新型忆阻器模型表示为：
11、
12、其中，i表示通过忆阻器的电流，v表示施加在忆阻器两端的电压，为忆阻器内部的状态变量，为忆阻器的忆导函数，为以为自变量的连续型函数，α、β、ε分别是第一～第三预设参数。
13、优选地，所述步骤s1中，将新型忆阻器模型引入三维混沌系统，得到四维忆阻超混沌系统，记为m4cs，表示为：
14、
15、w(u)＝eα+ln(β+u)
16、其中，x、y、z和u为m4cs的输入，和为m4cs的输出；μ、η、a、b和k分别为第四～第八预设参数。
17、优选地，所述步骤s2包括：
18、s2.1:输入三张明文灰度图像p1、p2和p3；
19、s2.2:使用sha-256分别对p1、p2和p3进行hash值计算，将计算得到的对应hash值分别记为h1、h2和h3；将h1、h2和h3交叉重组，构成一个新的hash值k'，交叉重组的规则如下：
20、k'＝{h1(1),h2(1),h3(1),…,h1(64),h2(64),h3(64)}
21、s2.3:将k'进行分组，每12个十六进制数作为一组，共分成16组，记为k'＝{k1',k'2,…,k1'6}；将各组中的十六进制数值转换为十进制数值，得到密钥h，记为h＝{h1,h2,…,h16}，将k'从十六进转换为十进制的过程如下：
22、hi＝hex2dec(ki'),i＝1,…,16
23、其中，hex2dec()为十六进制转十进制函数；
24、s2.4：将密钥h通过数学模型进行转换，获得初始值x0,y0,z0和u0；
25、s2.5：将初始值x0、y0、z0、u0代入m4cs中迭代若干次，得到x、y、z、u四组随机序列。
26、优选地，所述步骤s2中，预设的数学模型具体为：
27、
28、其中，mod表示求余函数。
29、优选地，所述步骤s2.5中，将初始值x0、y0、z0、u0代入m4cs中迭代(500+m×n×3)次，并舍弃前500次迭代结果以消除瞬时效应，得到x、y、z、u四组随机序列。
30、优选地，所述步骤s3包括：
31、s3.1：分别记录三张明文灰度图像p1、p2和p3的尺寸大小；
32、s3.2：将明文灰度图像p1、p2和p3的像素按行分割，并记录分割后的总行数tl，根据如下公式计算预处理后每张图像的大小：
33、m＝n＝ceil(sqrt(tl/3))
34、其中，sqrt表示求平方根；函数ceil()表示向上取整函数；
35、s3.3：构造大小为m×n×3的全零矩阵o，将预处理后的图像按行填充到全零行向量中，得到新的图像矩阵pp；
36、s3.4：将混沌序列x按照升序排序，生成索引序列s，如下所示：
37、[～,s]＝sort(x)
38、s3.5：创建两个大小为m×n×3的一维向量w0,w1，利用混沌序列y、z、u，根据下列方法填充w0：
39、
40、根据如下方式填充w1：
41、
42、s3.6：将填充后的w0和w1分别转换为大小为m×n×3的三维伪随机矩阵k1和k2，转换方式如下：
43、
44、其中，floor()函数表示向下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S1中，构建的新型忆阻器模型表示为：
3.根据权利要求2所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S1中，将新型忆阻器模型引入三维混沌系统，得到四维忆阻超混沌系统，记为M4CS，表示为：
4.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S2中，预设的数学模型具体为：
6.根据权利要求4或5所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S2.5中，将初始值x0、y0、z0、u0代入M4CS中迭代(500+M×N×3)次，并舍弃前500次迭代结果以消除瞬时效应，得到X、Y、Z、U四组随机序列。
7.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其
8.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
10.一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～9任意一项所述方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤s1中，构建的新型忆阻器模型表示为：
3.根据权利要求2所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤s1中，将新型忆阻器模型引入三维混沌系统，得到四维忆阻超混沌系统，记为m4cs，表示为：
4.根据权利要求1所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于四维忆阻超混沌系统的多图像加密方法，其特征在于，所述步骤s2中，预设的数学模型具体为：
6.根据权利要求4或5所述的一种基于四维...
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