1.基于DNA编码和混沌的多图像加密方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:产生密钥;
步骤2:产生混沌序列;
步骤3:DNA编码;
步骤4:混沌序列计算;
步骤5:DNA编码位置置乱;
步骤6:DNA加法运算;
步骤7:DNA编码碱基改变;
步骤8:DNA解码。
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,按照给定的顺序,将k幅m×n大小的交互图像I1, I2, …, Ik组合成一幅大图像;利用SHA-256,计算大图像的哈希散列值K;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)
其中,x'0和y'0为二维Logistic映射预先设定的初始值,mod(·)表示取模运算,⊕表示XOR异或运算;
计算分段线性混沌映射(Piecewise Linear Chaotic Map,PWLCM)的初始值z0和控制参数p为:, (4)
, (5)
其中,z'0为PWLCM预先设定的初始值。
3.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤2 中,利用初始值x0和y0,对二维Logistic映射迭代4mn次,产生两个混沌序列X4mn和Y4mn;同时,利用初始值z0和控制参数p,对PWLCM迭代mn次,产生一个混沌序列Zmn。
4.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤3 中,按照图1中的编码规则1,对I1, I2, ..., Ik进行DNA编码,得到对应的DNA序列矩阵I11, I21, …, Ik1。
5.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤4 中,首先,按照公式(6)对混沌序列X4mn计算,并转化为矩阵X'=(x')m×4n:x'=mod(floor(x×1016), k-1), (6)其中,x为X4mn的任一元素,mod(x,y)表示取模运算,floor(·)表示向下取整函数;
其次,按照公式(7)对混沌序列Y4mn计算,并转化为矩阵Y'=(y')m×4n:y'=mod(floor(y×1016), 5), (7) 其中,y为Y4mn的任一元素;
z'=mod(floor(z×1016),256), (8) 其中,z为Zmn的任一元素,按照图1中的编码规则1,对所有z'进行DNA编码,并转化为矩阵Z'm×4n。
6.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤5 中,对I11, I21, …, Ik1进行如下循环移位运算,令X'(i, j)=r,, (9)
其中,i=1, 2, …, m和j=1, 2, …, 4n,置乱结果记作:I12, I22, …, Ik2。
7.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤6 中,为增强加密效果,针对每个像素,将其低4位加到高4位上;例如:设一像素的DNA编码为:p1p2p3p4,通过图2所示的DNA加法运算,计算结果为: (p1+p3)(p2+p4)p3p4;令k幅图像对应的计算结果为:I13, I23, …, Ik3。
8.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤7 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,i=1, 2, …, m,j=1, 2, …, 4n,t=1, 2, …, k,Complement(·),+,-和⊕分别表示DNA取补、加法、减法和XOR异或运算;令k幅图像对应的计算结果为:I14, I24, …, Ik4。
9.根据权利要求1 所述的方法,其特征在于:所述步骤8 中,按照图1中的编码规则1,对I14, I24, …, Ik4进行DNA解码,得到k幅加密图像E1, E2, …, Ek。
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。