[發(fā)明專利]基于DNA編碼和混沌的多圖像加密方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710844774.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107659752B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 張曉強;孫鶴鵬
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于DNA編碼和混沌的多圖像加密方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：令k幅m×n大小的交互圖像為I₁, I₂, …, I_k，計算二維Logistic映射的初始值x₀、y₀和分段線性混沌映射（Piecewise Linear Chaotic Map，PWLCM）的初始值z₀和控制參數p；

步驟2：利用x₀、y₀、z₀、p、二維Logistic和PWLCM映射，產生三個混沌序列X_4mn={Xt}、Y_4mn={ Yt}和Z_mn={Zt}；

步驟3：對I₁, I₂, ..., I_k進行DNA編碼，得DNA序列矩陣為I₁₁, I₂₁, …, I_k1，編碼規(guī)則如下：

；

步驟4：進行整數化混沌序列操作；具體為，基于X_4mn、Y_4mn和Z_mn計算得整數矩陣為X'=[X'(i, j)]_m×4n、Y'=[Y'(i, j)]_m×4n和Z'=[Z'(i, j)]_m×n，

X'(i, j)=mod(floor(Xt×10¹⁶), k-1)， （1）

其中，Xt∈X_4mn，t=1, 2, …, 4mn，i=1, 2, …, m和j=1, 2, …, 4n，mod(·)表示取模運算，floor(·)表示向下取整函數；

Y'(i, j)=mod(floor(Yt×10¹⁶), 5)， （2）

其中，Yt∈Y_4mn，t=1, 2, …, 4mn，i=1, 2, …, m和j=1, 2, …, 4n；

Z'(i, j) =mod(floor(Zt×10¹⁶), 256)， （3）

其中，Zt∈Z_4mn，t=1, 2, …, mn，i=1, 2, …, m和j=1, 2, …, n；采用步驟3的編碼規(guī)則，對所有Z'(i, j)進行DNA編碼，并轉化為矩陣Z''=[Z''(i, j)]_m×4n；

步驟5：進行DNA編碼位置置亂操作；具體為，對I₁₁, I₂₁, …, I_k1進行如下循環(huán)移位運算，令X'(i, j)=r，X'(i, j)∈X'，

， （4）

其中，i=1, 2, …, m和j=1, 2, …, 4n，置亂結果記作：I₁₂, I₂₂, …, I_k2；

步驟6：進行DNA加法運算操作；具體為，針對每個像素，將其低4位加到高4位上；令k幅圖像對應的計算結果為：I₁₃, I₂₃, …, I_k3；

步驟7：為實現圖像像素值擴散，進行DNA編碼堿基改變操作；具體為，設計了一種基于DNA編碼的混合運算為：

， （5）

其中，i=1, 2, …, m，j=1, 2, …, 4n，t=1, 2, …, k，Complement(·)，+，-和⊕分別表示DNA取補、加法、減法和XOR異或運算，Y'(i, j)為Y'的任一元素，Z''(i, j)為Z''的任一元素；令k幅圖像對應的計算結果為：I₁₄, I₂₄, …, I_k4；

步驟8：采用步驟3的編碼規(guī)則，對I₁₄, I₂₄, …, I_k4進行DNA解碼，得k幅加密圖像E₁,E₂, …, E_k。