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申请/专利权人：浙江农林大学

摘要：本发明涉及一种基于脉冲微分方程混沌系统的图像加密方法及系统，构造脉冲微分方程混沌系统并求解得到脉冲混沌序列，然后构造一个M*N的二维随机矩阵和一个M*N的图像像素矩阵，对图像像素矩阵进行置乱，再对置乱后的图像像素矩阵和二维随机矩阵进行分块，然后选取脉冲混沌序列中的两个子序列分别确定图像像素矩阵分块和二维随机矩阵分块的编码规则进行DNA编码，再利用脉冲混沌序列中的一个子序列确定编码后的图像像素矩阵分块和编码后的二维随机矩阵分块之间的运算规则进行DNA运算；之后再借助脉冲混沌序列中的一个子序列确定DNA运算后各矩阵分块的解码规则进行DNA解码；最后将解码后的矩阵分块合并，之后进行矩阵值的置乱替换，从而得到最终的加密图像。

主权项：1.一种基于脉冲微分方程混沌系统的图像加密方法，其特征在于，所述方法包括图像加密处理前的预处理阶段和图像加密处理阶段：所述图像加密处理前的预处理阶段包括：S11：构造脉冲微分方程混沌系统，求解脉冲混沌序列；其中，所述构造脉冲微分方程混沌系统，求解脉冲混沌序列，具体包括：所述构造的脉冲微分方程混沌系统包括： 其中，xt，y1t，y2t，z1t，z2t为混沌系统的状态变量，r，k，α，β，γ，δ，b1，d1，d2，d3，d4，ε，m1为混沌系统的控制参数，μ1为脉冲变量，T为脉冲周期；基于所述脉冲微分方程混沌系统求解脉冲混沌序列，具体包括：1输入脉冲微分方程及其所有状态变量和控制参数，在脉冲周期T内用f+1个脉冲时刻划分成f个脉冲区间，f+1个脉冲时刻记为τ0，τ1，τ2，...，τf；在初始脉冲时刻τ0，对所有状态变量赋初值；x0＝sumsumbitandI,33*SUM；y10＝sumsumbitandI,1243*SUM；y20＝sumsumbitandI,48163*SUM；z10＝sumsumbitandI,192643*SUM；z20＝sumsumbitandI,7682563*SUM；s11＝sumsumI2*sumsumI+1sumsumI；μ1＝μ10*10+s11；其中，sum表示求和函数；bitand表示返回两个数值型数值在按位进行AND运算后的结果；SUM表示待加密图像的像素值；s11为辅助参数；I为所述图像像素矩阵；2调用Runge-Kutta算法，求解τ0，τ1脉冲区间内的脉冲微分函数的数值解；当求解时间到达所述下一脉冲时刻时，将该脉冲时刻的脉冲微分函数值赋值为脉冲变量值，对所有状态变量进行赋值；3按照步骤2计算所有脉冲区间的脉冲微分函数的数值解；4直至检测到脉冲时刻τf为止，输出所有脉冲区间内函数的数值解，xn＝x1,x2,...,xfy1n＝y11,y12,...,y1fy2n＝y21,y22,...,y2fz1n＝z11,z12,...,z1fz2n＝z21,z22,...,z2f其中，xn为脉冲微分混沌系列的第一子序列，y1n为所述脉冲微分混沌系列的第二子序列，y2n为所述脉冲微分混沌系列的第三子序列，z1n为所述脉冲微分混沌系列的第四子序列，z2n为所述脉冲微分混沌系列的第五子序列；S12：利用Logistic映射迭代生成随机序列，基于所述随机序列构造一个M*N的二维随机矩阵；所述图像加密处理阶段包括：S21：读取待加密图像的像素信息构造M*N的图像像素矩阵，利用Henon算法对所述图像像素矩阵进行置乱，得到置乱后的图像像素矩阵；S22：对所述置乱后的图像像素矩阵和所述二维随机矩阵按行分块，分别得到图像像素矩阵分块和二维随机矩阵分块，S23：选取所述脉冲混沌序列的第一子序列和第二子序列分别确定所述图像像素矩阵分块和所述二维随机矩阵分块的编码方案，对所述图像像素矩阵分块中像素值和所述二维随机矩阵分块中的矩阵值进行DNA编码，得到编码后的图像像素矩阵分块和编码后的二维随机矩阵分块；S24：选取所述脉冲混沌序列的第三子序列确定所述编码后的图像像素矩阵分块和所述编码后的二维随机矩阵分块之间的运算规则，进行DNA运算，得到扩散替换后的图像像素矩阵分块；S25：选取所述脉冲混沌序列的第四子序列确定所述扩散替换后的图像像素矩阵分块的解码方案，对所述扩散替换后的图像像素矩阵分块中的像素值进行DNA解码，得到解码后的图像像素矩阵分块；S26：将各所述解码后的图像像素矩阵分块合并，得到合并后的图像像素矩阵C，再对所述合并后的图像像素矩阵C进行置乱替换操作，得到最终的加密图像。

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百度查询： 浙江农林大学 一种基于脉冲微分方程混沌系统的图像加密方法及系统