[發(fā)明專利]基于比特置換與動態(tài)DNA編碼的混沌圖像加密方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710157936.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106952213B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 張勛才;?，?/a>;耿盛濤;張煥龍;王英聰;周正;王延峰;孫軍偉
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業(yè)學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,栗改

1.一種基于比特置換與動態(tài)DNA編碼的混沌圖像加密方法，其特征在于，其步驟如下：

步驟一：將灰度圖像I轉換成大小為M×N的二維的圖像矩陣I₁；其中，M和N分別為圖像矩陣I₁的行和列的維數(shù)；

步驟二：利用Keccak算法對DAN序列SQ進行計算，得到一組散列值K，并生成混沌初始化參數(shù)；

步驟三：將超混沌Chen系統(tǒng)產(chǎn)生的索引序列B₁按照升序排列，得到置換索引序列X，將置換索引序列X按照每行M個值進行填充可得到置換矩陣T，用置換矩陣T置亂圖像矩陣I₁中的像素位置，得到置亂后的圖像矩陣I₂；

步驟四：根據(jù)編碼規(guī)則將DNA序列SQ轉化為二進制序列SQB；對二進制序列SQB中的位，按照每8位為一組進行分組，每組作為一個控制字節(jié)，取前M*N組得到序列SQB'＝{sqb₁',sqb'₂,sqb₃',...,sqb'_M*N}；利用三級置亂的Butterfly置換網(wǎng)絡，選擇控制字節(jié)sqb′_(i-1)*N+j作為控制位對圖像矩陣I₂中的任一個像素I₂(i,j)進行置換；通過對圖像矩陣I₂中的所有像素進行三級置亂的Butterfly置換，得到新的圖像矩陣I₃；其中，i∈{1,2,…,M}，j∈{1,2,…,N}；

步驟五：將圖像矩陣I₃分為兩個子矩陣，根據(jù)子圖置亂與擴散方法，通過超混沌Chen系統(tǒng)產(chǎn)生的序列B₂和序列B₃分別對兩個子矩陣進行置亂與擴散后，再恢復成一個矩陣，得到圖像矩陣I₄；

步驟六：在DNA序列SQ的S處截取4×M×N個堿基序列，采用動態(tài)編碼技術選擇編碼規(guī)則，將圖像矩陣I₄轉換成長度為4×M×N的DNA序列DNA_S，并將序列DNA_S與DNA序列SQ做代數(shù)運算實現(xiàn)像素替代，得到的結果序列DNA_SD，利用編碼規(guī)則將結果序列DNA_SD還原成圖像矩陣，得到圖像矩陣I₅；

步驟七：根據(jù)密文擴散技術，對圖像矩陣I₅中的每個像素與前一個像素的密文進行異或運算，得到圖像矩陣I₆并輸出，其中，前一個像素的密文是指圖像矩陣I₆中的前一個元素。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于比特置換與動態(tài)DNA編碼的混沌圖像加密方法，其特征在于，所述DAN序列SQ為GenBank數(shù)據(jù)庫中ID號為NZ_LOZQ01000068的DNA序列。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于比特置換與動態(tài)DNA編碼的混沌圖像加密方法，其特征在于，所述散列值和生成混沌初始化參數(shù)的方法為：散列值的長度為512比特，DNA序列SQ生成的散列值用十六進制表示為：9caa44db566cfe1f6a98c4991fffe891bb7d7fdf840449a026e923e9feab60b8b7ed7a3933a757358c2c9441366976fab4bda222f9b5e4df814322e0dc12c13f，其二進制表示為{k₁,k₂,k₃,…,k₅₁₂}，將其分為64組，每組包含8個比特位，則散列值為 K＝{k'₁,k'₂,k'₃,...,k'₆₄}；根據(jù)散列值K＝{k'₁,k'₂,k'₃,...,k'₆₄}，按照如下公式計算超混沌Chen系統(tǒng)的初值x₀，y₀，z₀和ω₀：

其中，v＝6(u-1)，u＝1,2,3,4。