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专利号: 2017108447727
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于DNA编码和混沌的图像加密方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:生成密钥;

步骤2:生成混沌序列;

步骤3:交互图像的DNA编码;

步骤4:DNA编码域的置乱操作;

步骤5:混沌序列的计算;

步骤6:DNA编码域的扩散操作;

步骤7:DNA解码;

步骤8:像素域的XOR异或操作。

2.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,为产生密钥,利用SHA-

256,计算交互图像Im×n的哈希散列值K,并结合给定两个二维Logistic映射的初始值x'0, y'0, z'0和q'0按照公式(2)-(5),计算产生两个二维Logistic映射的初始值x0, y0, z0和q0;将K按照每8 位(Bit)划分成位块,即K=k1, k2, …, k32;                                              (1)计算二维Logistic映射的初始值为:,                     (2),                     (3),                     (4),                    (5)其中,mod(•)表示取模运算,⊕表示XOR异或运算。

3.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,根据初始值x0和y0,迭代第

1个二维Logistic映射4mn次,产生2个混沌序列X4mn和Y4mn;根据初始值z0和q0,迭代第2个二维Logistic映射mn次,产生2个混沌序列Zmn和Qmn。

4.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,按照图1中的编码规则1,对交互图像I进行DNA编码,得到对应的DNA序列矩阵I1。

5.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,利用混沌序列X4mn,在DNA1

编码域对I进行置乱操作,具体方法为:对混沌序列X4mn进行升序排列,                                             (6)其中,(·,·)=sort(·)是序列索引函数,fX是序列X4mn以升序排列后的新序列,lX是fX的索引值序列;按照从左到右,从上到下的元素顺序,将I1转换为向量IV1;利用公式(7),对IV1进行位置置乱:,                                        (7)其中,IV2是置乱后的向量。

6.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,对混沌序列Y4mn,Zmn和Qmn进行如下计算:,                            (8),                           (9),                             (10)其中,y, z, q分别为Y4mn,Zmn和Qmn的任一元素,Y'4mn={y'},Z'mn={z'},Q'mn={q'},将Q'mn转化为矩阵形式Q1mn,floor(·)表示向下取整函数;根据图1中的规则1,对Z'进行DNA编码1

得向量Z。

7.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,为实现图像像素值扩散,设计了一种基于DNA编码的混合运算为:,                   (10) 其中,+, -,  ⊕和Complement(•)分别表示DNA加法、减法、XOR异或和取补运算,具体运算规则,分别如图2-5所示;依次将计算结果转化为矩阵形式,记作:I24mn。

8.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,按照图1中的编码规则1,对I2进行DNA解码,得加密图像I3。

9.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤1 中,将Q1mn与I3进行XOR异或运算,可得加密图像Emn。

10.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述解密过程为加密过程的逆过程。