基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法及装置，包括如下步骤：首先，利用外部密钥和明文图像的嵌套散列函数，生成五维超混沌系统和Logistic映射的初始值，提高了算法对明文图像的敏感度。然后，对明文图像进行置乱、分块和编码操作，将Logistic映射产生的随机序列转换成DNA矩阵后，进行同等大小的分块操作，使用DNA运算对子块进行扩散。利用五维超混沌系统产生的混沌序列控制置乱、编码和运算方式。实验结果表明，本发明专利技术具有良好的加密效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法及装置


[0001]本专利技术涉及图像加密
，具体涉及一种基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法及装置。

技术介绍

[0002]随着互联网和通信技术的发展，数字图像在通信、医疗、军事和社会生活等各个领域发挥着重要作用。然而，图像信息在传输过程中容易受到破坏和攻击。因此，图像加密是保护数字图像信息安全的有效方法。与文本信息相比，数字图像具有数据量大、冗余度高、相邻像素相关性强等固有特点，传统的加密算法，如DES、AES和RSA等，主要是对文本进行加密，不适用于现有的图像加密。
[0003]混沌系统因其对初始状态和控制参数的高度敏感性、良好的遍历性和伪随机性等特点，在图像加密领域得到了广泛的应用。由于低维混沌系统的混沌行为范围较小，密钥空间小，算法容易被破解等缺点，与低维混沌相比，超混沌系统具有更复杂的动力学特性、更大的密钥空间和更好的敏感性，因此人们提出了各种基于超混沌系统的图像加密算法。
[0004]DNA计算具有海量存储、低功耗和大规模并行处理等优点，为数字图像开拓了新的研究方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法及装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用外部密钥K和明文图像P1的嵌套散列函数，生成新的密钥K
′
和k
xor
；步骤2：根据密钥K
′
和k
xor
，生成五维超混沌系统和Logistic映射的初始值并产生混沌序列；步骤3：对明文图像进行置乱和分块操作；步骤4：对矩阵的每个子块进行DNA编码，之后对子块间进行DNA运算操作；步骤5：对扩散后的矩阵进行DNA解码，并转换成0到255范围内的密文图像。2.根据权利要求1所述的基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法，其特征在于，步骤1具体包括：将256位外部密钥K以8位为一组分成32组，表示成K＝{k1，k2，...，k
32
}假设明文图像是大小为M
×
N的矩阵P1，其中P1(i，j)表示位置(i，j)处的像素值；计算三个向量S1、S2、S3，S1(i)表示P1的第i行所有像素值的和，S2(i)表示P1的第i列所有像素值的和，S3(i)表示P1的第i条对角线上所有像素值的和；256位哈希值H由S1、S2、S3和K的MD5哈希值生成，表示如下：使用异或运算将外部密钥K和散列值H组合，生成新的密钥K
′
和k
xorxor
3.根据权利要求1所述的基于超混沌系统与DNA运算的图像加密方法，其特征在于，步骤2中所述五维超混沌系统为：当系统的控制参数c
i
＝[30，10，15.7，5，2.5，4.45，38.5]时，式(4)的系统呈现超混沌行为；所述Logistic映射为：x
n+1
＝μx
n
(1
‑
x
n
)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)μ为系统非线性强度控制参数，x
n
在区间[0，1]上遍历；当3.5699456＜μ≤4，x
n
∈(0，1)时，该系统映射处于混沌状态；根据密钥K
′
和k
xor
，计算五维超混沌系统的初始值X(0)，Y(0)，Z(0)，U(0)，W(0)；
其中x0、y0、z0、u0、w0为给定值；通过这种方式生成的密钥，具有长密钥空间和良好的随机性等优势，将原始图像信息与密钥相结合，算法将有效抵抗已知明文和选择明文攻击；对5D超混沌系统进行(1000+k
′
31
+k
′
32
+k
xor
)次预迭代，消除暂态效应，提高安全性；继续迭代5D超混沌系统，得到长度为1
×
4MN的随机序列{X
i
}和长度为4
×
(M
×
N)/t2的随机序列{Y
i
}{Z
i
}{U
i
}{W
i
}，序列{X
i
}用于置乱操作，序列{Y
i
}用于DNA编码，序列{Z
i
}和{U
i
}用于子块间的DNA运算操作，序列{W
i
}用于DNA解码；根据密钥K
′
和k
xor
，计算Logistic混沌系统的控制参数μ和初始值x(0)；对Logistic混沌映射进行(1000+k
′1+k
′3+k
′5+k
xor
)次预迭代，消...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艺华，马越，宁振虎，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：