[發明專利]基于光混沌的DNA圖像加密系統

有效

• 申請號: 202011238066.6
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112436933B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 李齊良;董文龍;唐藝文;胡淼;曾然
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/40;H04L9/08;G06F21/60;G06T7/90
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明屬于光信息技術領域，具體涉及基于光混沌的DNA圖像加密系統。包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密鑰生成器、第二密鑰生成器、第三密鑰生成器、第四密鑰生成器、第五密鑰生成器、第六密鑰生成器、第一反射鏡和第一分束器。本發明利用混沌原理，在加密端和解密端生成密鑰，使彩色圖像的三個分量的密鑰由同一個激光器控制的三個從激光器分別產生，并通過DNA加密操作與彩色圖像三個分量進行運算，進而對彩色圖像進行加密。本發明具有節約成本、加密速度快、功耗低和保密性強的特點。

技術領域

本發明屬于光信息技術領域，具體涉及基于光混沌的DNA圖像加密系統。

背景技術

混沌是近幾十年發展起來的一門科學，由于混沌系統既具有類似噪聲的偽隨機信號的特性，又對干擾具有魯棒性的特點，因此混沌在保密通信、圖像加密以及信號檢測等方面都有著廣闊的前景。實現混沌圖像加密的關鍵是混沌密鑰的生成，混沌密鑰的復雜度會直接影響數字圖像的加密性能。利用光器件實現混沌圖像加密，具有成本低、密鑰空間大、性能穩定、保密性強等特點。

目前，傳統加密算法的加密思想是將明文信息看作一維的二進制流來進行加密操作，這樣做雖然具有一定的優勢，但沒有考慮到數字圖像所具有的特征，直接利用傳統加密系統對數字圖像進行加密處理，加密效率非常低，而且加密的安全性也不是很理想。因此，設計一種基于光混沌的圖像加密系統就顯得十分必要。

例如，申請號為CN201810402215.4的中國發明專利所述的一種基于迂回柱面衍射與壓縮感知的光學圖像加密方法。該方法對經典的先壓縮感知后雙隨機相位編碼加密技術進行簡單的改進，使用柱面相位板代替平面相位板，兩次反射接力柱面衍射代替兩次連續接力平面衍射。雖然利用兩次反射接力柱面衍射過程和逆向過程的非對稱性，能極大地提高該加密方法的安全性，特別是可以有效抵抗已知明文攻擊、唯密文攻擊和相位恢復攻擊，而且秘鑰個數多且敏感性強，秘鑰空間大，安全性好，但是其缺點在于無法在加密端和解密端生成密鑰，通過可逆的DNA加解密操作，對彩色圖像進行加密，在整體加密方法系統上，保密性有所欠缺。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中，傳統加密系統對數字圖像進行加密處理，加密效率非常低，而且加密的安全性也不是很理想的問題，提供了一種節約成本、加密速度快、功耗低和保密性強的基于光混沌的DNA圖像加密系統。

為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

基于光混沌的DNA圖像加密系統，包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密鑰生成器、第二密鑰生成器、第三密鑰生成器、第四密鑰生成器、第五密鑰生成器、第六密鑰生成器、第一反射鏡和第一分束器；所述第一反射鏡、第一激光器和第一分束器依次連接；所述第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器均與第一分束器連接；所述第一密鑰生成器與第二激光器連接；所述第二密鑰生成器與第三激光器連接；所述第三密鑰生成器與第四激光器連接；所述第四密鑰生成器與第五激光器連接；所述第五密鑰生成器與第六激光器連接；所述第六密鑰生成器與第七激光器連接。

作為優選，所述第二激光器與第五激光器的器件參數相同；所述第三激光器與第六激光器的器件參數相同；所述第四激光器與第七激光器的器件參數相同。

作為優選，所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器的耦合系數均為0.5。

作為優選，所述第一密鑰生成器用于對彩色圖像的R分量灰度圖像進行 DNA加密運算；所述第四密鑰生成器用于對加密的R分量灰度圖像進行DNA解密運算。

作為優選，所述第二密鑰生成器用于對彩色圖像的G分量灰度圖像進行 DNA加密運算；所述第五密鑰生成器用于對加密的G分量灰度圖像進行DNA解密運算。