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申请/专利权人：河南大学;河南黄河河务局信息中心

摘要：本发明公开了一种基于混沌的黄河坝岸险情图像加密方法，该方法将摄像头所拍摄的黄河坝岸险情图像进行加密，然后通过公网传输到服务器上再进行解密，使得信息从公网传输更加安全。该方法包括以下步骤：使用Arnold变换将摄像头拍摄的黄河坝岸险情图像置乱；给定Logistic混沌系统和Chen超混沌系统初始值和控制参数，迭代并量化排序为需要的混沌序列；对置乱后图像像素值进行特定规则运算，将运算后的像素矩阵进行二次置乱得到加密后的图像；将加密后的图像通过网络传输到服务器端，进行解密操作得到原始的黄河坝岸险情图像。本发明大大提高了信息在公网传输的安全性，避免了信息被恶意攻击而造成的信息泄露问题。

主权项：1.一种基于混沌的黄河坝岸险情图像加密方法，其特征在于，包括：步骤1：根据明文黄河坝岸险情图像P生成的哈希密钥和初始密钥生成Arnold变换的初始值，并分别利用Logistic混沌系统和Chen超混沌系统生成混沌序列，其中Logistic系统用于生成混沌序列Lx，Chen超混沌系统用于生成混沌序列Cx,Cy,Cz,Cw，原始图像P的大小为M×N；步骤2：将原始图像P分成三个长度为M×N大小的像素矩阵PicR,PicG和PicB；步骤3：利用Arnold变换将像素矩阵PicR,PicG和PicB分别进行置乱，得到置乱后的图像ScramMR,ScramMG和ScramMB；步骤4：对混沌序列Lx,Cy,Cz和Cw进行量化，得到量化之后的混沌序列Lx`,Cy`,Cz`和Cw`；将混沌序列Cx进行排序，得到排序后的序列Cx`和索引序列IndexCx；对Lx`进行编码，得到Lx`每个值所对应的编码顺序Lx``；步骤5：每次取ScramMR,ScramMB和ScramMB各三个值组成像素输入层ScramM，取Cy`,Cz`和Cw`中对应位置的值组成混沌层Ckernel；步骤6：利用混沌层Ckernel按照编码顺序Lx``将输入层ScramM进行像素扩散，得到扩散之后的矩阵SecritM；步骤7：根据IndexCx将扩散后的矩阵SecritM进行二次置乱，并将置乱后的值组成三个像素矩阵CipherR,CipherG和CipherB；步骤8：将矩阵CipherR,CipherG和CipherB组合在一起，得到密文图像C；所述步骤1包括：步骤1.1：根据明文黄河坝岸险情图像P生成的哈希密钥和初始密钥按照公式1生成Arnold变换的初始值x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9： 其中，t1,t2,…,t9代表初始密钥；ki代表哈希密钥,i＝1,2,…,27；代表异或运算；mod代表取模运算；floor代表向下取整；步骤1.2：根据明文图像P生成的哈希密钥和初始密钥按公式2生成Logistic系统和Chen超混沌系统的初始值Lx0,Cx0,Cy0,Cz0和Cw0： 其中，ep,y1,y2,y3,y4代表初始密钥；g1,g2,h1,h2,…,h8代表哈希密钥；mod代表取模运算；步骤1.3：将初始值Lx0带入Logistic混沌系统迭代200+lp次，lp为图像R矩阵分量的总像素个数，舍弃前200个值，得到长度为lp的混沌序列Lx；将初始值Cx0,Cy0,Cz0,Cw0带入Chen超混沌系统迭代200+lp次，舍弃前200个值，得到长度为lp的混沌序列Cx,Cy,Cz,Cw；所述步骤6包括：步骤6.1：取ScramM第一个位置的像素，与Ckernel第9个位置的像素进行异或并向下取整模256变成介于0到255之间的整数矩阵，并放入SecritM的第1个位置，作为SecritM第1个位置的像素值；步骤6.2：取ScramM第1，2，3个位置的像素，分别与Ckernel第7，8，9个像素值进行异或并将得到的值进行相加后向下取整模256，并放入SecritM的第2个位置，作为SecritM第2个位置的像素值；步骤6.3：取ScramM第3个位置的像素，与Ckernel第7个位置的像素进行异或并向下取整模256变成介于0到255之间的整数矩阵，并放入SecritM的第3个位置，作为SecritM第3个位置的像素值；步骤6.4：取ScramM第1，4，7个位置的像素，分别与Ckernel第3，6，9个像素值进行异或并将得到的值进行相加后向下取整模256，并放入SecritM的第4个位置，作为SecritM第4个位置的像素值；步骤6.5：将ScramM中所有的像素按位依次与Ckernel中的像素进行异或并将得到的值进行相加后向下取整模256，并放入SecritM的第5个位置，作为SecritM第5个位置的像素值；步骤6.6：取ScramM第3，6，9个位置的像素，分别与Ckernel第1，4，7个像素值进行异或并将得到的值进行相加后向下取整模256，并放入SecritM的第6个位置，作为SecritM第6个位置的像素值；步骤6.7：取ScramM第7个位置的像素，与Ckernel第3个位置的像素进行异或并向下取整模256变成介于0到255之间的整数矩阵，并放入SecritM的第7个位置，作为SecritM第7个位置的像素值；步骤6.8：取ScramM第7，8，9个位置的像素，分别与Ckernel第1，2，3个像素值进行异或并将得到的值进行相加后向下取整模256，并放入SecritM的第8个位置，作为SecritM第8个位置的像素值；步骤6.9：取ScramM第9个位置的像素，与Ckernel第1个位置的像素进行异或并向下取整模256变成介于0到255之间的整数矩阵，并放入SecritM的第9个位置，作为SecritM第9个位置的像素值；步骤6.10：重复步骤6.1至步骤6.9，直到原图中所有像素都被加密完毕，得到扩散之后的矩阵CipherR,CipherG和CipherB。

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