[發(fā)明專利]基于DNA編碼和混沌的圖像加密方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710844772.7
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107657579B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T1/00
• 分類號(hào): G06T1/00;H04L9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種基于DNA編碼和混沌的圖像加密方法，屬于信息加密領(lǐng)域。圖像產(chǎn)品內(nèi)容泄密事件日益攀升，計(jì)算能力的提高，黑客攻擊能力的增強(qiáng)，數(shù)字圖像的復(fù)制、傳播的便捷，這都為數(shù)字圖像的安全帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。目前很多圖像加密方法或是安全性不高，或是效率低，難以令人滿意。本發(fā)明在交互圖像的DNA編碼域進(jìn)行置亂和擴(kuò)散操作，在像素域進(jìn)行XOR異或運(yùn)算，來(lái)達(dá)到隱藏交互圖像信息的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像內(nèi)容的保護(hù)。主要?jiǎng)?chuàng)新內(nèi)容為：結(jié)合數(shù)字圖像特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于DNA編碼的混合運(yùn)算；基于該混合運(yùn)算，設(shè)計(jì)了一種新圖像加密方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法安全性高且加密效果良好，可保證圖像在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下安全可靠地傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種信息加密技術(shù)，特別是涉及一種圖像加密方法。

背景技術(shù)

在政治、軍事、商業(yè)等諸多領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)信息的安全變得日益重要。近年，網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)：（1）計(jì)算機(jī)病毒層出不窮；（2）黑客攻擊逐年攀升；（3）系統(tǒng)存在安全漏洞；（4）各國(guó)軍方加緊信息戰(zhàn)研究。網(wǎng)絡(luò)泄密事件時(shí)有發(fā)生，對(duì)網(wǎng)絡(luò)個(gè)人的通信隱私、企業(yè)的商業(yè)機(jī)密、國(guó)家的安全穩(wěn)定都造成了重大影響。因此，網(wǎng)絡(luò)信息安全是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中急需解決的重要問(wèn)題之一。

數(shù)字圖像具有直觀、生動(dòng)和形象的特征。它比聲音、文字等蘊(yùn)含更多的信息量。據(jù)心理學(xué)家統(tǒng)計(jì)，人類至少有70％的信息來(lái)自視覺(jué)。數(shù)字圖像已成為人們進(jìn)行交流的重要信息載體之一。網(wǎng)絡(luò)普及使得對(duì)數(shù)字圖像的獲取、分享、處理和分散變得更加容易。有些數(shù)據(jù)由于個(gè)人隱私、版權(quán)等安全原因，需要進(jìn)行加密傳輸。近年，圖像產(chǎn)品內(nèi)容泄密事件日益攀升。另外，計(jì)算能力的提高，黑客攻擊能力的增強(qiáng)，數(shù)字圖像的復(fù)制、傳播的便捷。這都為數(shù)字圖像的安全帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。因此，如何保護(hù)圖像內(nèi)容的安全已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)之一。

為確保圖像內(nèi)容的安全，人們已提出了許多圖像加密方法。這些方法主要包括：基于現(xiàn)代密碼體制的圖像加密方法、基于矩陣變換的圖像加密方法、基于混沌的圖像加密方法、基于變換域的圖像加密方法和基于DNA計(jì)算的圖像加密方法。然而，在這些方法中，有的加密效率不高，有的安全性較弱，有的解密圖像存在一定程度的失真等缺點(diǎn)，難以令人滿意。因此，利用DNA編碼和混沌理論，設(shè)計(jì)了一種基于DNA編碼和混沌的圖像加密方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：針對(duì)現(xiàn)有大多圖像加密方法加密效率低或安全性弱的問(wèn)題，提出一種基于DNA編碼和混沌的圖像加密方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案為基于DNA編碼和混沌的圖像加密方法，包括如下步驟：

步驟1：生成密鑰；

步驟2：生成混沌序列；

步驟3：交互圖像的DNA編碼；

步驟4：DNA編碼域的置亂操作；

步驟5：混沌序列的計(jì)算；

步驟6：DNA編碼域的擴(kuò)散操作；

步驟7：DNA解碼；

步驟8：像素域的XOR異或操作。

進(jìn)一步地，所述步驟1 中，為產(chǎn)生密鑰，利用SHA-256，計(jì)算交互圖像I_m×n的哈希散列值K，并結(jié)合給定兩個(gè)二維Logistic映射的初始值x'₀, y'₀, z'₀和q'₀按照公式（2）-（5），計(jì)算產(chǎn)生兩個(gè)二維Logistic映射的初始值x₀, y₀, z₀和q₀；將K按照每8 位（Bit）劃分成位塊，即

K=k₁, k₂, …, k₃₂； （1）