一种DNA乱序编码和混沌映射的图像加密和解密方法技术

本发明专利技术提供了一种DNA乱序编码和混沌映射的图像加密和解密方法，所述加密方法是一种以混沌加密技术中的一维Logistic混沌映射、DNA编码计算为基础，再综合DNA乱序编码、基于多个一维Logistic混沌映射的按位抽取算法以及二维混沌置乱的加密方法。本发明专利技术加密和解密均利用混沌系统按本文相应算法产生的随机矩阵，结合明文图像矩阵进行DNA乱序编码，并用二维混沌置乱进行加密图像的比特级置乱来代替DNA碱基对互补替换，降低加密成本的同时，也使加密算法具有良好的加密结构可有效抵抗各种密码攻击行为。

【技术实现步骤摘要】
一种DNA乱序编码和混沌映射的图像加密和解密方法
本专利技术涉及图像加密领域，尤其涉及一种DNA乱序编码和混沌映射的图像加密和解密方法。
技术介绍
近几年随着互联网的发展，智能设备的普及，更多的人们开始使用互联网传输各种数据，图像作为良好的信息载体，有着数据量大、冗余度高的特点，并且人类对图像信息表现出高效的感知能力，大量的数字图像通过互联网进行传输，但由于互联网具有开放性，传输的数据很容易被截取、捕获。图像加密逐渐成为研究热点。1963年美国著名气象学家Lorenz，无意间发现混沌现象后，对混沌现象的研究就没有停息，相继出现了混沌同步、混沌控制等领域的研究成果。同时混沌系统具有的遍历性、伪随机性、对初始条件的极端敏感性、长期不可预测等特点都非常适合应用于密码系统中。许多研究人员将不同领域的知识引入密码学中，以期设计出更好的加密系统。使用生物DNA序列并行计算的特点对图像编码、运算，并结合混沌理论对图像进行加密是一种新的加密方法。但由于一些算法的结构缺陷，例如：单一的DNA编码方式、一味的提高混沌系统的维数及复杂度而不去改善加密结构等。一些基于DNA编码及混沌的加密算法陆续被指出存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DNA乱序编码和混沌映射的图像加密方法，其特征在于，包括如下步骤：S101.设置混沌系统的密钥：读取原图像大小m*n，密钥u0、x0、u1、x1，并计算明文图像的信息熵h0；S102.所述混沌系统根据密钥产生加密矩阵：生成两个一维Logistic映射，彼此进行按位抽取，生成的四个随机加密矩阵：Zb1{i,j}m*8n、Zb2{i,j}m*8n、Z3{i,j}m*8n以及Z4{i,j}m*8n，并对Zb1{i,j}m*8n和Zb2{i,j}m*8n分别进行随机加密以进行DNA标准编码，得到对应的DNA矩阵Zdna_1{i,j}m*4n、Zdna_2{i,j}m*4n；S103.DNA编码：将...

【技术特征摘要】
1.一种DNA乱序编码和混沌映射的图像加密方法，其特征在于，包括如下步骤：S101.设置混沌系统的密钥：读取原图像大小m*n，密钥u0、x0、u1、x1，并计算明文图像的信息熵h0；S102.所述混沌系统根据密钥产生加密矩阵：生成两个一维Logistic映射，彼此进行按位抽取，生成的四个随机加密矩阵：Zb1{i,j}m*8n、Zb2{i,j}m*8n、Z3{i,j}m*8n以及Z4{i,j}m*8n，并对Zb1{i,j}m*8n和Zb2{i,j}m*8n分别进行随机加密以进行DNA标准编码，得到对应的DNA矩阵Zdna_1{i,j}m*4n、Zdna_2{i,j}m*4n；S103.DNA编码：将明文图像A{i,j}m*n二进制化后，按第一预设方式进行DNA编码得到Adna{i,j}m*4n；S104.DNA乱序编码：将Adna{i,j}m*4n按第二预设方式以及Zdna_1{i,j}m*4n进行DNA乱序编码得到Bdna{i,j}m*4n；S105.DNA加法：将Bdna{i,j}m*4n按第三预设方式与Zdna_2{i,j}m*4n进行DNA加法得到Cdna{i,j}m*4n；S106.DNA解码：将Cdna{i,j}m*4n按第一预设方式的编码方式，进行DNA解码，得到二进制矩阵Kb{i,j}m*8n；S107.二维混沌置乱：依据Z3{i,j}m*8n和Z4{i,j}m*8n两个随机加密矩阵进行行列互换，置乱Kb{i,j}m*8n，得到K'b{i,j}m*8n；S108.将K'b{i,j}m*8n恢复为灰度图像，即得到密文图像K{i,j}m*n。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S102中的生成两个一维Logistic映射，彼此进行按位抽取，生成的四个加密矩阵是指，通过将两个Logistic映射进行相互按位抽取随机数的方法，产生随机加密矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设方式是指：1依次经过A、C、G、T编码后依次为00、01、10、11，2依次经过A、C、G、T编码后依次为00、10、01、11，3依次经过A、C、G、T编码后依次为01、00、11、10，4依次经过A、C、G、T编码后依次为01、11、00、10，5依次经过A、C、G、T编码后依次为10、00、11、01，6依次经过A、C、G、T编码后依次为10、11、00、01，7依次经过A、C、G、T编码后依次为11、01、10、00，8依次经过A、C、G、T编码后依次为11、10、01、00。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预设方式是指：A依次经过A、C、G、T编码后依次为C、G、A、T，C依次经过A、C、G、T编码后依次为G、C、T、A，G依次经过A、C、G、T编码后依次为A、T、C、G，T经过A、C、G、T编码后依次为T、A、G、C。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三预设方式是指：A依次经过A、C、G、T编码后依次为A、C、G、T，C依次经过C、A、T、G编码后依次为G、C、T、A，G依次经过A、C、G、T编码后依次为G、T、A、C，T经过A、C、G、T编码后依次为T、G、C、A。6.一种DNA乱序编码和混沌映射的图像解密方法，其特征在于，包括如下步骤：S201.设置混沌系统密钥：读取密文K{i,j}m*n图像大小m*n，密钥u0、x0、u1、x1，以及明文图像的信息熵h0；S202.所述混沌系统根据密钥产生加密矩阵：生成两个一维Logistic映射，彼此进行按位抽取生成的四个加密矩阵：Zb1{i,j}m*8n、Zb2{i,j}m*8n、Z3{i,j}m*8n以及Z4{i,j}m*8n，并将Zb1{i,j}m*8n、Zb2{i,j}m*8n两个随机矩阵进行DNA标准编码，得到对应的DNA矩阵Zdna_1{i,j}m*4n、Zdna_2{i,j}m*4n；其具体步骤为：读取图像大小m*n，密钥u0、x0、u1、x1，并计算明文图像的信息熵h0，利用h0小数点后第3位、12位、14位修改混沌系统初始密钥并...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小安，李耀清，张沛昌，赵宇，代广喆，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44