基于混沌系统和DNA动态编码的量子图像加密算法技术方案

为了保证量子信息的安全，结合混沌系统和DNA编码理论，提出了一种基于混沌映射和DNA编码的量子图像加密算法。首先将图像进行量子编码，然后利用Logistic混沌产生的序列对量子图像进行置乱，再利用Lorenz混沌进行动态DNA编码和DNA加法运算对量子图像扩散，最后对量子图像进行测量得到密文图像。通过以上几部分的结合得到量子图像加密算法，该算法可以通过给定不同的混沌初值对量子图像加密。

Quantum image encryption algorithm based on chaotic system and DNA dynamic encoding

In order to ensure the security of quantum information, a quantum image encryption algorithm based on chaotic map and DNA coding is proposed based on chaotic system and DNA coding theory. First, the quantum image is encoded, and then the quantum image is scrambled using the sequence generated by Logistic chaos. Then the Lorenz chaos is used to carry out dynamic DNA coding and DNA addition to the quantum image diffusion. Finally, the quantum image is measured to get the ciphertext image. The quantum image encryption algorithm is obtained through the combination of the above parts. The algorithm can encrypt quantum images by giving different initial values of chaos.

【技术实现步骤摘要】
基于混沌系统和DNA动态编码的量子图像加密算法
：本专利技术涉及一种量子图像加密算法，采用混沌映射以及DNA动态编码对量子图像进行加密的算法。
技术介绍
：随着计算机网络以及多媒体的迅速发展，图像信息的安全越来越受到重视，继而出现了多种加密的技术，如DES、RSA等，然而绝大多数加密技术是对文本加密提出的，这并不适用于具有较大数据量的图像。基于混沌的加密技术具有实现简单，加密速度快，安全性高等特点，已越发体现其在加密领域的优势，出现了许多基于混沌系统的图像加密算法，混沌技术已成为近些年的主要加密技术，但单一使用混沌技术也不能保证图像的安全。最近几年，基于DNA计算思想的图像加密方法逐渐出现，DNA含有四个碱基，分别是腺嘌呤A(Adenine)、胸腺嘧啶T(Thymine)、鸟嘌呤G(Guanine)与胞嘧啶C(Cytosine)。这四个碱基中，A与T互补，G与C互补。图像像素值的二进制正好也是由0和1组成，可以将二进制用这四个碱基进行表示，从而可以使图像像素值重新编码，达到图像加密的目的。随着量子计算理论的不断完善，量子密码学得到了空前的发展。由于量子不可克隆定理和海森堡测不准原理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于混沌系统和DNA动态编码的量子图像加密算法，包括以下步骤：输入：灰度图像I，大小为M行N列(M＝2

【技术特征摘要】
1.基于混沌系统和DNA动态编码的量子图像加密算法，包括以下步骤：输入：灰度图像I，大小为M行N列(M＝2n,N＝2n，n是正整数)，Lorenz混沌系统的参数a,b,c和初值x,y,z，Logistic混沌系统的参数μ1,μ2和初值x0,y0；输出：加密图像|I″>；(1)将灰度图像I转换成大小为M×N(M＝2n,N＝2n，n是正整数)的二维矩阵I；(2)灰度图像的量子编码，对于一幅2n×2n(n是正整数)的灰度图像，I中每个像素的灰度值范围均为[0,255]之间，设第k个像素的灰度值为ck，其中k＝0,1,2,...,22n-1，可量子编码表示为图像的位置描述为|k>，灰度值描述为|ck>，其中i为虚数单位，φk＝2π×randk(k＝0,1,2,...,22n-1)，其中随机数randk采用Logistic混沌产生，根据Logistic混沌映射公式xn+1＝μ1xn(1-xn)，给定参数μ1和初值x0迭代产生，参数和初值的范围分别为3.5699456＜μ1≤4,0＜x0＜1，这时可迭代出来一个序列使randk＝xk(k＝0,1,2,...,22n-1)；(3)Logistic混沌对量子图像置乱，利用Logistic混沌公式yn+1＝μ2yn(1-yn)，其中参数和初值的范围分别为3.5699456＜μ2≤4,0＜y0＜1，可迭代出来一个序列再由步骤(2)中的ck计算出将按照混沌序列的大小进行重新排序得到新的序列然后将新序列与原序列对应元素作差得到Δθk(k＝0,1,…,22n-1)，差值Δθk即为旋转角度，混沌置乱操作可通过量子比特绕轴旋转实现，在步骤(2)中表示方式下，携带像素信息的只有θk，在旋转时应保持随机数φk不变，即将|ck>向着Bloch球面上的点(0,0,-1)旋转Δθk即可，由θk和φk(k＝0,1,…,22n-1)，根据公式x＝sinθcosφ，y＝sinθsinφ，z＝cosθ，可得|ck>的Bloch坐标为(xk,yk,zk)，然后计算出每个点的旋转轴和旋转矩阵其中σ＝(σx,σy,σz)，σx,σy,σz为泡利矩阵，分别为：I为单位矩阵，然后再计算受控旋转门旋转操作表示为：(4)Lorenz混沌公式产生三组随机序列，根据Lorenz混沌公式其中a＝10,b＝8/3,c＝28x,y,z为初始值，分别取值为大于零的实数，为迭代后的值，产生三个随机序列，分别用A、B和C表示，序列A和C的长度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，霍达，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23