CN116582623A - 基于混沌系统及dna动态编码的彩色图像加密方法 - Google Patents
基于混沌系统及dna动态编码的彩色图像加密方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116582623A CN116582623A CN202310626805.6A CN202310626805A CN116582623A CN 116582623 A CN116582623 A CN 116582623A CN 202310626805 A CN202310626805 A CN 202310626805A CN 116582623 A CN116582623 A CN 116582623A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sequence
- image
- dna
- chaotic
- chaotic system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 claims description 60
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 101100457838 Caenorhabditis elegans mod-1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101150110972 ME1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000013478 data encryption standard Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/32—Circuits or arrangements for control or supervision between transmitter and receiver or between image input and image output device, e.g. between a still-image camera and its memory or between a still-image camera and a printer device
- H04N1/32101—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title
- H04N1/32144—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title embedded in the image data, i.e. enclosed or integrated in the image, e.g. watermark, super-imposed logo or stamp
- H04N1/32149—Methods relating to embedding, encoding, decoding, detection or retrieval operations
- H04N1/32267—Methods relating to embedding, encoding, decoding, detection or retrieval operations combined with processing of the image
- H04N1/32272—Encryption or ciphering
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/44—Secrecy systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明提供基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，属于图像数据安全技术领域。包括：输入大小为M×N的明文图像I；计算出明文图像I的散列值作为加密方法的密钥K；使用CGCML耦合四个混沌系统生成长度为4*M的混沌序列L1，转换成整数序列L2后转换成一维数组L3；利用数组L3置乱明文图像I得到图像I1；将图像I1分为二维矩阵[R1(i),G1(i),B1(i)]，按从大到小的顺序调整三个二维矩阵中像素的位置，加扰处理后得到三个二维矩阵并合并成图像I2；将图像I2中的像素值转化为8位二进制序列并进行DNA编码得到序列D1；使用Logistic混沌序列生成序列s1转化为二进制序列S2，对s2进行DNA编码得到序列D2；将序列D1与序列D2作DNA加法得到序列D3；利用D3通过DNA解码规则得到加密图像Y。
Description
技术领域
本发明涉及图像数据安全技术领域，尤其涉及一种基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法。
背景技术
随着互联网数据爆炸时代的到来，音频、图像和其他信息的传输变得更加频繁，图像的传输已经成为一个重要的话题。图像加密是一种保护图像信息不被泄露的有效方案。然而与文本信息不同，图像中相邻像素之间的相关性强大，图像数据容量更大，图像冗余高。如果使用改进的加密标准(AES)和数据加密标准(DES)对图像进行加密，图像数据应转换为一维数据在加密期间，应将其转换为二维数据加密解密。同时，由于图像也具有信息量大、冗余度高，不仅可以对图像进行加密和解密效率低，但安全性差。因此，传统的加密DES和AES等算法对图像加密无效。混沌系统由于其高性能而被广泛应用于图像加密中对初始条件和系统参数、遍历、杂交的敏感性以及高行为复杂性。
模糊和扩散设计基于混沌的图像加密方法的两种基本方法。这个仅模糊算法仅通过扰乱图像的位置来加密像素。由于像素值始终保持不变密文图像不改变并且容易受到统计攻击，使得仅模糊算法不安全。仅扩散算法旨在通过修改原始图像的像素值来加密图像，其中仅一个像素值的微小变化会导致完全不同的加密图像。但扩散操作是整体成本最高的密码系统。如果差异可以在混淆过程中分散，扩散阶段的工作量将因此减少，加密时间更令人满意。为了获得更好的加密结果，图像加密算法通常通过将混淆和扩散。
基于DNA的图像加密已成为最理想的图像加密方法之一，因为它具有大量并行性、海量存储和超低功耗等优点。最近，由于基于DNA的图像加密的优点，研究人员已经开始将DNA技术与混沌系统相结合，以产生更好的加密结果。ElKamchouchi等人使用低维混沌系统生成的密钥流来执行与DNA序列的加法、减法和相异性等操作，该算法结构简单，但密钥空间小，安全级别低(Dalia HElKamchouchi,Heba G Mohamed,and Karim H Moussa.Abijective image encryption system based on hybrid chaotic map diffusion anddna confusion.Entropy,22(2):180,2020.)。Gupta等人通过DNA技术对灰度图像进行了加密，但彩色图像加密的研究在实际应用中更有意义(Shreya Gupta and AnchalJain.Efficient image encryption algorithm using dna approach.In 2015 2ndInternational Conference on Computing for Sustainable Global Development(Indiacom),pages726–731.IEEE,2015.)。Wu等人提出了一种基于DNA的彩色图像加密系统，该系统在没有动态DNA编码的情况下，对所有三种成分使用相同的DNA编码方法对R、G、B进行加密，这很难抵御统计攻击(Xiangjun Wu,Kunshu Wang,Xingyuan Wang,and HaibinKan.Lossless chaotic color image cryptosystem based on dna encryption andentropy.Nonlinear Dynamics,90(2):855–875,2017.)。Jian Zhang等人提出了一种新的图像加密算法，可以动态选择8个DNA编码规则和8个DNA加减规则(Jian Zhang,Dezhi Hou,and Honge Ren.Image encryption algorithm based on dynamic dna coding andchen’s hyperchaotic system.Mathematical Problems in Engineering,2016,2016.)。然而，加密算法的复杂性很高，加密过程也很复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，可降低加密复杂度、降低计算量，提高安全性。
本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，包括：
步骤S1，输入大小为M×N的明文图像I；
步骤S2，计算出明文图像I的散列值作为加密方法的密钥K，通过所述密钥K生成Logistic-Tent混沌系统的初始值x1和r1、Logistic-Sine混沌系统的初始值y1和r2、Tent-Sine混沌系统的初始值z1和r3、以及PWLCM混沌模型的初始值h1和r4；
步骤S3，使用CGCML耦合四个混沌系统生成长度为4*M的混沌序列L1，将所述混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将所述整数序列L2转换成1*4*M大小的一维数组L3；
步骤S4，所述数组L3作为置乱所述明文图像I的索引序列，所述明文图像I经过置乱后得到图像I1；
步骤S5，将所述图像I1分为三个二维矩阵[R1(i),G1(i),B1(i)]，按从大到小的顺序调整三个二维矩阵中像素的位置，经过加扰处理后得到新的三个二维矩阵[R2(i),G2(i),B2(i)]，合并[R2(i),G2(i),B2(i)]得到图像I2；
步骤S6，将所述图像I2中的像素值转化为8位二进制序列，使用DNA编码规则对所述图像I2中的像素值进行DNA编码得到DNA序列D1；
步骤S7，使用Logistic混沌序列生成长度为M*N的混沌序列s1，将所述混沌序列S1转化为二进制序列S2使用所述DNA编码规则对所述序列s2进行DNA编码得到DNA序列D2；
步骤S8，将DNA序列D1与DNA序列D2作DNA加法得到序列D3；
步骤S9，利用所述序列D3通过DNA解码规则得到加密图像Y。
较优地，所述步骤S2包括：
步骤S21，将所述密钥K划分为16个二进制数片段，K＝{Kn},n∈[1,16]，四个混沌系统的初始值及参数由下式生成：
较优地，所述步骤S3包括：
步骤S31，四个混沌系统的状态方程组为：
Logistic-Tent混沌系统：
Logistic-Sine混沌系统：
Yn+1＝(r2Yn(1-Yn)+(4-r2)sin(πYn)/4)mod1，r2∈(0,4]
Tent-Sine混沌系统：
PWLCM混沌系统：
步骤S32，使用CGCML耦合四个混沌系统：
其中，ε是耦合系数，ε∈(0,1)是耦合系数，n是时间索引，i是耦合格子的索引，N是耦合格子的数量，x(i)和x(j)是映射耦合格子，j是具体驱动方程的索引以及计算中辅助耦合格子的索引，f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)是四种混沌映射用作驱动方程；
步骤S33，将混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将序列转换成1*4*M大小的一维数组L3：
较优地，所述步骤S4包括：
步骤S41，按元素值升序对所述L3进行排序，得到索引序列；
步骤S42，对所述明文图像I按行展开，根据索引序列第p个元素值q，重新摆放图像第p个元素到第q个元素的位置，形成一维矩阵；
步骤S43，将所述一维矩阵重新排列回原图的矩阵尺寸，得到索引置乱后的所述图像I1。
较优地，所述步骤S5中[R2(i),G2(i),B2(i)]的表示为：
较优地，所述步骤S6的8种所述DNA编码解码规则如下表格1所示：
| 规则 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| A | 00 | 00 | 01 | 01 | 10 | 10 | 11 | 11 |
| T | 11 | 11 | 10 | 10 | 01 | 01 | 00 | 00 |
| C | 01 | 10 | 00 | 11 | 00 | 11 | 01 | 10 |
| G | 10 | 01 | 11 | 00 | 11 | 00 | 10 | 01 |
其中，D1＝DNAEncodingrule(I2)。
较优地，所述步骤S7中所述混沌序列s1、所述混沌序列s2表示为：
sn+1＝μsn(1-sn)
D2＝DNAEncodingrule(s2)。
较优地，所述步骤S8中，DNA加法运算规则为：
所述序列D3表示为：
D3＝DNAadd(D1,D2)。
较优地，步骤S9中，加密图像表示为：
Y＝DNADecoding(D3)。
较优地，所述步骤S32中，ε的取值为0.5，而N的取值为4。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，具体是计算出明文图像I的散列值作为加密方法的密钥K，通过密钥K生成Logistic-Tent混沌系统的初始值x1和r1、Logistic-Sine混沌系统的初始值y1和r2、Tent-Sine混沌系统的初始值z1和r3、以及PWLCM混沌模型的初始值h1和r4；使用CGCML耦合四个混沌系统生成长度为4*M的混沌序列L1，将混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将整数序列L2转换成1*4*M大小的一维数组L3；数组L3作为置乱明文图像I的索引序列，明文图像I经过置乱后得到图像I1；将图像I1分为三个二维矩阵[R1(i),G1(i),B1(i)]，按从大到小的顺序调整三个二维矩阵中像素的位置，经过加扰处理后得到新的三个二维矩阵[R2(i),G2(i),B2(i)]，合并[R2(i),G2(i),B2(i)]得到图像I2；将图像I2中的像素值转化为8位二进制序列，使用DNA编码规则对图像I2中的像素值进行DNA编码得到DNA序列D1；使用Logistic混沌序列生成长度为M*N的混沌序列s1，将混沌序列S1转化为二进制序列S2使用DNA编码规则对序列s2进行DNA编码得到DNA序列D2；将DNA序列D1与DNA序列D2作DNA加法得到序列D3；利用序列D3通过DNA解码规则得到加密图像Y。本发明的方案可降低加密复杂度、降低计算量，提高安全性。
附图说明
图1为本发明的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的加密效果图：(a)Lena明文图像，大小为256×256；(b)Lena密文图像；(c)Lena解密图像。
图3为本发明实施例中Lena明文图像、密文图像和解密图像的直方图。
图4为本发明实施例提供的密钥敏感性测试结果：(a)Lena明文图像，大小为256×256；(b)使用正确密钥加密的Lena密文图像；(c)使用错误密钥时的Lena密文图像；(d)两张加密图像的差异；(e)使用错误密钥时的Lena解密图像；(f)正确的Lena解密图像。
图5为本发明实施例提供的抗裁剪测试结果：(a)Lena明文图像，大小为256×256；(b)Lena密文图像；(c)图5b的剪切图像；(d)图5c的解密图像。
具体实施方式
以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
如图1所示，本发明提供一种基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，步骤包括：
步骤S1，输入大小为M×N的明文图像I，其中，M和N分别表示明文图像的行数和列数；
步骤S2，计算出明文图像I的散列值作为加密方法的密钥K，通过密钥K生成Logistic-Tent混沌系统的初始值x1和r1、Logistic-Sine混沌系统的初始值y1和r2、Tent-Sine混沌系统的初始值z1和r3、以及PWLCM混沌模型的初始值h1和r4；具体是将密钥K划分为16个二进制数片段，K＝{Kn},n∈[1,16]，四个混沌系统的初始值及参数由下式生成：
步骤S3，使用CGCML耦合四个混沌系统生成长度为4*M的混沌序列L1，将混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将整数序列L2转换成1*4*M大小的一维数组L3；其中，四个混沌系统的状态方程组，Logistic-Tent混沌系统：
Logistic-Sine混沌系统：
Yn+1＝(r2Yn(1-Yn)+(4-r2)sin(πYn)/4)mod1，r2∈(0,4] (4)
Tent-Sine混沌系统：
PWLCM混沌系统：
使用CGCML耦合四个混沌系统：
其中，ε是耦合系数，ε∈(0,1)是耦合系数，n是时间索引，i是耦合格子的索引，N是耦合格子的数量，x(i)和x(j)是映射耦合格子，j是具体驱动方程的索引以及计算中辅助耦合格子的索引，f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)是四种混沌映射用作驱动方程；可选地，ε的取值为0.5，而N的取值为4；
最后，将混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将序列转换成1*4*M大小的一维数组L3
步骤S4，数组L3作为置乱明文图像I的索引序列，明文图像I经过置乱后得到图像I1；具体是，按元素值升序对L3进行排序，得到索引序列；步骤S42，对明文图像I按行展开，根据索引序列第p个元素值q，重新摆放图像第p个元素到第q个元素的位置，形成一维矩阵；步骤S43，将一维矩阵重新排列回原图的矩阵尺寸，得到索引置乱后的图像I1。
步骤S5，将图像I1分为三个二维矩阵[R1(i),G1(i),B1(i)]，按从大到小的顺序调整三个二维矩阵中像素的位置，经过加扰处理后得到新的三个二维矩阵[R2(i),G2(i),B2(i)]，合并[R2(i),G2(i),B2(i)]得到图像I2；
步骤S6，将图像I2中的像素值转化为8位二进制序列，使用DNA编码规则对图像I2中的像素值进行DNA编码得到DNA序列D1；8种DNA编码解码规则如下表格1所示：
| 规则 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| A | 00 | 00 | 01 | 01 | 10 | 10 | 11 | 11 |
| T | 11 | 11 | 10 | 10 | 01 | 01 | 00 | 00 |
| C | 01 | 10 | 00 | 11 | 00 | 11 | 01 | 10 |
| G | 10 | 01 | 11 | 00 | 11 | 00 | 10 | 01 |
表格1
其中，D1＝DNAEncodingrule(I2)。
步骤S7，使用Logistic混沌序列生成长度为M*N的混沌序列s1，将混沌序列S1转化为二进制序列S2使用DNA编码规则对序列s2进行DNA编码得到DNA序列D2；混沌序列s1、混沌序列s2表示为：
sn+1＝μsn(1-sn) (10)
D2＝DNAEncodingrule(s2) (12)
步骤S8，将DNA序列D1与DNA序列D2作DNA加法得到序列D3；DNA加法运算规则为：
序列D3表示为：
D3＝DNAadd(D1,D2) (13)
步骤S9，利用序列D3通过DNA解码规则得到加密图像Y，加密图像表示为：
Y＝DNADecoding(D3) (14)
解密过程就是对加密图像进行加密过程的逆运行，在输入完全正确的密钥后，得到正确的解密图像，且在没有干扰的前提下，解密图像与原始图像间没有数据的缺失。
本发明中，混沌系统的初始值和控制参数与明文图像相关，增强了算法抵抗选择明文攻击的能力，多次使用已有混沌序列，提高了算法效率和安全性。本发明具有足够的密钥空间，对待加密图像和初始密钥有很高的敏感性，可以有效抵御多种已知攻击，具有较高的安全性。
图2为加密和解密效果图，从图2(b)可以看出，所得到的密文图像类似于噪声，不能从加密图像中得到原图像的任何信息，从图2(c)可以看出，解密后的图像与原图像完全相同。
图3(a)、(b)和(c)为Lena明文图像的统计直方图，图3(d)、(e)和(f)为Lena密文图像的统计直方图，通过直方图可以直观看出，密文图像的像素值几乎均匀分布，表明算法可以有效抵抗统计攻击。
用密钥K对像素为256×256的Lena图像进行加密，Lena的加密图像如图4b所示。我们将密钥K中的r1从0.4937000000000更改为0.4937000000001，以获得新密钥K1。用密钥K1加密的Lena的加密图像在图4c中示出。图4d显示了两张加密图像逐像素的差异，差异率为99.5931％。可以看出，密钥的微小变化会导致加密图像的巨大差异。图4e示出了使用错误密钥K1从图4b解密的图像。图4f示出了使用正确密钥K从图4b解密的图像。可以发现，密钥变化范围只有10-13，解密后的图像与原始图像完全无关。该算法具有密钥敏感性。
当图像受到剪切攻击时，应该保留图像中的信息以最小化剪切的影响。图5a是Lena的原始图像，图5b是Lena的加密图像，图5c是图5b的剪切图像，以及图5d是图8c的解密图像。可以看出，解密后的图像仍然包含大部分原始视觉信息。该算法能够抵抗剪切攻击。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，包括：
步骤S1，输入大小为M×N的明文图像I；
步骤S2，计算出明文图像I的散列值作为加密方法的密钥K，通过所述密钥K生成Logistic-Tent混沌系统的初始值x1和r1、Logistic-Sine混沌系统的初始值y1和r2、Tent-Sine混沌系统的初始值z1和r3、以及PWLCM混沌模型的初始值h1和r4；
步骤S3，使用CGCML耦合四个混沌系统生成长度为4*M的混沌序列L1，将所述混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将所述整数序列L2转换成1*4*M大小的一维数组L3；
步骤S4，所述数组L3作为置乱所述明文图像I的索引序列，所述明文图像I经过置乱后得到图像I1；
步骤S5，将所述图像I1分为三个二维矩阵[R1(i),G1(i),B1(i)]，按从大到小的顺序调整三个二维矩阵中像素的位置，经过加扰处理后得到新的三个二维矩阵[R2(i),G2(i),B2(i)]，合并[R2(i),G2(i),B2(i)]得到图像I2；
步骤S6，将所述图像I2中的像素值转化为8位二进制序列，使用DNA编码规则对所述图像I2中的像素值进行DNA编码得到DNA序列D1；
步骤S7，使用Logistic混沌序列生成长度为M*N的混沌序列s1，将所述混沌序列S1转化为二进制序列S2使用所述DNA编码规则对所述序列s2进行DNA编码得到DNA序列D2；
步骤S8，将DNA序列D1与DNA序列D2作DNA加法得到序列D3；
步骤S9，利用所述序列D3通过DNA解码规则得到加密图像Y。
2.如权利要求1所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S21，将所述密钥K划分为16个二进制数片段，K＝{Kn},n∈[1,16]，四个混沌系统的初始值及参数由下式生成：
3.如权利要求2所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，四个混沌系统的状态方程组为：
Logistic-Tent混沌系统：
Logistic-Sine混沌系统：
Yn+1＝(r2Yn(1-Yn)+(4-r2)sin(πYn)/4)mod1，r2∈(0,4]
Tent-Sine混沌系统：
PWLCM混沌系统：
步骤S32，使用CGCML耦合四个混沌系统：
其中，ε是耦合系数，ε∈(0,1)是耦合系数，n是时间索引，i是耦合格子的索引，N是耦合格子的数量，x(i)和x(j)是映射耦合格子，j是具体驱动方程的索引以及计算中辅助耦合格子的索引，f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x)是四种混沌映射用作驱动方程；
步骤S33，将混沌序列L1转换成整数序列L2，最后再将序列转换成1*4*M大小的一维数组L3：
4.权利要求3所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41，按元素值升序对所述L3进行排序，得到索引序列；
步骤S42，对所述明文图像I按行展开，根据索引序列第p个元素值q，重新摆放图像第p个元素到第q个元素的位置，形成一维矩阵；
步骤S43，将所述一维矩阵重新排列回原图的矩阵尺寸，得到索引置乱后的所述图像I1。
5.权利要求4所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S5中[R2(i),G2(i),B2(i)]的表示为：
6.权利要求5所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S6的8种所述DNA编码解码规则如下表格所示：
其中，D1＝DNAEncodingrule(I2)。
7.权利要求6所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S7中所述混沌序列s1、所述混沌序列s2表示为：
sn+1＝μsn(1-sn)
D2＝DNAEncodingrule(s2)。
8.权利要求7所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S8中，DNA加法运算规则为：
所述序列D3表示为：
D3＝DNAadd(D1,D2)。
9.如权利要求8所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，步骤S9中，加密图像表示为：
Y＝DNADecoding(D3)。
10.如权利要求3所述的基于混沌系统及DNA动态编码的彩色图像加密方法，其特征在于，所述步骤S32中，ε的取值为0.5，而N的取值为4。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310626805.6A CN116582623A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 基于混沌系统及dna动态编码的彩色图像加密方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310626805.6A CN116582623A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 基于混沌系统及dna动态编码的彩色图像加密方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116582623A true CN116582623A (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=87535655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310626805.6A Pending CN116582623A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 基于混沌系统及dna动态编码的彩色图像加密方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116582623A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116865944A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-10 | 山东科技大学 | 一种基于国密算法与dna编码技术的多波段加密方法 |
-
2023
- 2023-05-30 CN CN202310626805.6A patent/CN116582623A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116865944A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-10-10 | 山东科技大学 | 一种基于国密算法与dna编码技术的多波段加密方法 |
| CN116865944B (zh) * | 2023-09-04 | 2023-11-21 | 山东科技大学 | 一种基于国密算法与dna编码技术的多波段加密方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108898025B (zh) | 基于双重置乱和dna编码的混沌图像加密方法 | |
| CN108322622B (zh) | 一种基于2d-vmd和八维超混沌系统的彩色数字图像加密方法 | |
| Aljazaery et al. | Encryption of Color Image Based on DNA Strand and Exponential Factor. | |
| CN109889686B (zh) | 基于h分形结构和动态自可逆矩阵的图像加密方法 | |
| CN112422266B (zh) | 一种基于约瑟夫遍历和位平面重构的超混沌加密方法 | |
| CN107094072B (zh) | 一种基于广义Henon映射的混合混沌加密方法 | |
| Abdulbaqi et al. | ECG signals recruitment to implement a new technique for medical image encryption | |
| CN109660696A (zh) | 一种新的图像加密方法 | |
| Fu-Yan et al. | Image encryption using high-dimension chaotic system | |
| Yan et al. | General meaningful shadow construction in secret image sharing | |
| Liu et al. | Cryptanalysis and enhancement of an image encryption scheme based on bit-plane extraction and multiple chaotic maps | |
| CN112311524A (zh) | 一种基于新的混沌映射与压缩感知的图像加密方法 | |
| CN116582623A (zh) | 基于混沌系统及dna动态编码的彩色图像加密方法 | |
| CN111783116A (zh) | 一种轻量级超混沌快速图像加密算法 | |
| CN113300827B (zh) | 一种基于拉丁方的混沌图像加密方法 | |
| CN114401351B (zh) | 一种基于二维分数阶混沌映射的图像加密和解密方法 | |
| CN111682932B (zh) | 一种基于混合混沌映射的单轮图像加密方法 | |
| Sharma et al. | A new image encryption using modified aes algorithm and its comparision with aes | |
| Zarei Zefreh et al. | LSIE: a fast and secure Latin square-based image encryption scheme | |
| CN112260815B (zh) | 基于索引矩阵的图像加密方法、装置、终端及存储介质 | |
| Patro et al. | Novel data encryption scheme using DNA computing | |
| CN116827509A (zh) | 一种基于五维保守超混沌系统和位平面分割扩散的图像加密方法 | |
| CN115103080B (zh) | 一种基于dna三倍体变异的图像加密方法和系统 | |
| CN113344762B (zh) | 基于afd自适应分解的双重置乱图像加密方法 | |
| CN114401352B (zh) | 基于二维离散混沌映射与矩阵半张量积的图像加解密方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |