基于DNA编码的图像加密方法、系统、计算机装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于DNA编码的图像加密方法、系统、计算机装置及介质，方法包括：从DNA编码规则库中选取DNA编码规则，确定DNA编码规则的第一标识值；根据DNA编码规则对第一图像信息进行DNA编码得到第一DNA编码矩阵；将第一标识值输入第一PUF电路生成第一响应值，根据第一响应值和置乱公式对第一DNA编码矩阵进行置乱，得到第二DNA编码矩阵；根据第一响应值生成DNA蒙版矩阵，对DNA蒙版矩阵和第二DNA编码矩阵进行DNA运算得到第三DNA编码矩阵；根据DNA编码规则对第三DNA编码矩阵进行DNA解码，得到第二图像信息。本发明专利技术提高了图像加密的效率，增强了图像加密的安全性，可应用于图像处理技术领域。术领域。术领域。

【技术实现步骤摘要】
基于DNA编码的图像加密方法、系统、计算机装置及介质


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其是一种基于DNA编码的图像加密方法、系统、计算机装置及介质。

技术介绍

[0002]图像加密是一个很重要的保护信息安全的途径，其主要目的是将图像信息加密成为噪声信息，使其难以辨别，只有通过正确的密钥才能解密出正确的原始图像，这样即使攻击者窃取到密文图像也无法破解，保证了图像信息的安全。与文本加密不同，数字图像具有大数据量、高冗余度、强像素相关性的特点，若采用传统的加密方法(如AES、DES等)对数据量很大的图像进行加密，则加密效率较低，对系统的算力要求也比较高。
[0003]基于混沌系统的图像加密方法是近年来发展起来的一种图像加密技术，它是将待加密的图像信息看作是按照某种编码方式的二进制的数据流，利用混沌信号来对图像数据流进行加密。然而该方法中位置的置乱和像素的替换是逐个像素单独进行，各个步骤之间缺少关联，这样对于选择明文攻击来说是可行的，即攻击者可以利用一些特殊的图像来进行算法的分析，从而找出该图像加密方法中像素置乱的规则，因此安全性不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术实施例的一个目的在于提供一种基于DNA编码的图像加密方法，该图像加密方法提高了图像加密的效率，增强了图像加密的安全性。
[0006]本专利技术实施例的另一个目的在于提供一种基于DNA编码的图像加密系统。
[0007]为了达到上述技术目的，本专利技术实施例所采取的技术方案包括：
[0008]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于DNA编码的图像加密方法，包括以下步骤：
[0009]从预设的DNA编码规则库中随机选取一个DNA编码规则，并确定所述DNA编码规则的第一标识值；
[0010]根据所述DNA编码规则对待加密的第一图像信息进行DNA编码得到第一DNA编码矩阵；
[0011]将所述第一标识值输入到预设的第一PUF电路生成第一响应值，并根据所述第一响应值和预设的置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵；
[0012]根据所述第一响应值生成DNA蒙版矩阵，并对所述DNA蒙版矩阵和所述第二DNA编码矩阵进行DNA运算得到第三DNA编码矩阵；
[0013]根据所述DNA编码规则对所述第三DNA编码矩阵进行DNA解码，得到加密后的第二图像信息；
[0014]所述置乱公式为：
[0015]Y
i,j
＝X
a,b
[0016]a＝mod(i
·
F
n
+P，F
n+1
)
[0017]b＝mod(j
·
F
n
+P，F
n+1
)
[0018]其中，Y
i,j
表示所述第二DNA编码矩阵中第i+1行第j+1列的DNA编码值，X
a,b
表示所述第一DNA编码矩阵中第a+1行第b+1列的DNA编码值，mod表示求余函数，F
n
表示斐波那契数列的第n项，F
n+1
表示斐波那契数列的第n+1项，n为正整数，P表示所述第一响应值，i、j、a以及b均为区间[0，F
n+1
‑
1]内的自然数。
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述确定所述DNA编码规则的第一标识值这一步骤，其具体包括：
[0020]根据所述DNA编码规则确定编码值A、编码值T、编码值C以及编码值G对应的二进制数值；
[0021]按照预设的组合顺序将所述编码值A、所述编码值T、所述编码值C以及所述编码值G进行组合，得到第一编码值序列；
[0022]根据所述编码值A、所述编码值T、所述编码值C以及所述编码值G对应的二进制数值对所述第一编码值序列进行赋值，得到第一标识值。
[0023]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述DNA编码规则对待加密的第一图像信息进行DNA编码得到第一DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：
[0024]确定所述第一图像信息中各个像素点的像素值，并根据所述像素值生成第一像素值矩阵；
[0025]对于所述第一像素值矩阵中的各个像素值，将各所述像素值转换为八位二进制数，并对所述八位二进制数进行切割处理得到四个二位二进制数，得到第一二进制数矩阵；
[0026]对于所述第一二进制数矩阵中的各个二位二进制数，根据所述DNA编码规则将各所述二位二进制数转换为对应的编码值，生成第一DNA编码矩阵。
[0027]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将所述第一标识值输入到预设的第一PUF电路生成第一响应值，并根据所述第一响应值和预设的置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：
[0028]确定所述第一DNA编码矩阵的行数和列数，并根据所述行数和列数选取相应的F
n+1
，使得所述行数小于或等于F
n+1
，且所述列数小于或等于F
n+1
；
[0029]将所述第一标识值输入到预设的第一PUF电路生成第一响应值；
[0030]根据选取的F
n+1
、所述第一响应值以及所述置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵。
[0031]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，当所述行数和/或所述列数小于选取的F
n+1
，所述根据选取的F
n+1
、所述第一响应值以及所述置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：
[0032]获取预设的填充编码值，根据所述填充编码值对所述第一DNA编码矩阵进行填充处理得到第四DNA编码矩阵，使得所述第四DNA编码矩阵的行数和列数均等于选取的F
n+1
；
[0033]根据选取的F
n+1
、所述第一响应值以及所述置乱公式确定所述第四DNA编码矩阵中各个编码值置乱后的排列顺序，进而根据所述排列顺序确定所述第二DNA编码矩阵；
[0034]其中，所述填充编码值为编码值A、编码值T、编码值C以及编码值G中的一种。
[0035]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述第一响应值生成DNA蒙版矩
阵，并对所述DNA蒙版矩阵和所述第二DNA编码矩阵进行DNA运算得到第三DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：
[0036]根据所述DNA编码规则对所述第一响应值进行DNA编码得到第二编码值序列；
[0037]生成初始蒙版矩阵，所述初始蒙版矩阵的行数与所述第二DNA编码矩阵的行数相同，所述初始蒙版矩阵的列数与所述第二DNA编码矩阵的列数相同；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DNA编码的图像加密方法，其特征在于，包括以下步骤：从预设的DNA编码规则库中随机选取一个DNA编码规则，并确定所述DNA编码规则的第一标识值；根据所述DNA编码规则对待加密的第一图像信息进行DNA编码得到第一DNA编码矩阵；将所述第一标识值输入到预设的第一PUF电路生成第一响应值，并根据所述第一响应值和预设的置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵；根据所述第一响应值生成DNA蒙版矩阵，并对所述DNA蒙版矩阵和所述第二DNA编码矩阵进行DNA运算得到第三DNA编码矩阵；根据所述DNA编码规则对所述第三DNA编码矩阵进行DNA解码，得到加密后的第二图像信息；所述置乱公式为：Y
i,j
＝X
a,b
a＝mod(i
·
F
n
+P，F
n+1
)b＝mod(j
·
F
n
+P，F
n+1
)其中，Y
i,j
表示所述第二DNA编码矩阵中第i+1行第j+1列的DNA编码值，X
a,b
表示所述第一DNA编码矩阵中第a+1行第b+1列的DNA编码值，mod表示求余函数，F
n
表示斐波那契数列的第n项，F
n+1
表示斐波那契数列的第n+1项，n为正整数，P表示所述第一响应值，i、j、a以及b均为区间[0，F
n+1
‑
1]内的自然数。2.根据权利要求1所述的一种基于DNA编码的图像加密方法，其特征在于，所述确定所述DNA编码规则的第一标识值这一步骤，其具体包括：根据所述DNA编码规则确定编码值A、编码值T、编码值C以及编码值G对应的二进制数值；按照预设的组合顺序将所述编码值A、所述编码值T、所述编码值C以及所述编码值G进行组合，得到第一编码值序列；根据所述编码值A、所述编码值T、所述编码值C以及所述编码值G对应的二进制数值对所述第一编码值序列进行赋值，得到第一标识值。3.根据权利要求1所述的一种基于DNA编码的图像加密方法，其特征在于，所述根据所述DNA编码规则对待加密的第一图像信息进行DNA编码得到第一DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：确定所述第一图像信息中各个像素点的像素值，并根据所述像素值生成第一像素值矩阵；对于所述第一像素值矩阵中的各个像素值，将各所述像素值转换为八位二进制数，并对所述八位二进制数进行切割处理得到四个二位二进制数，得到第一二进制数矩阵；对于所述第一二进制数矩阵中的各个二位二进制数，根据所述DNA编码规则将各所述二位二进制数转换为对应的编码值，生成第一DNA编码矩阵。4.根据权利要求1所述的一种基于DNA编码的图像加密方法，其特征在于，所述将所述第一标识值输入到预设的第一PUF电路生成第一响应值，并根据所述第一响应值和预设的置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：
确定所述第一DNA编码矩阵的行数和列数，并根据所述行数和列数选取相应的F
n+1
，使得所述行数小于或等于F
n+1
，且所述列数小于或等于F
n+1
；将所述第一标识值输入到预设的第一PUF电路生成第一响应值；根据选取的F
n+1
、所述第一响应值以及所述置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵。5.根据权利要求4所述的一种基于DNA编码的图像加密方法，其特征在于，当所述行数和/或所述列数小于选取的F
n+1
，所述根据选取的F
n+1
、所述第一响应值以及所述置乱公式对所述第一DNA编码矩阵进行置乱，得到置乱后的第二DNA编码矩阵这一步骤，其具体包括：获取预设的填充编码值，根据所述填充编码值对所述第一DNA编码矩阵进行填充处理得到第四DNA编码矩阵，使得所述第四DNA编码矩阵的行数和列数均等于选取的F
n+1
；根据选取的F
n+1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱小群，关景新，杨裕，林嘉，苏泓楷，杨诗殷，官嘉琪，马维旻，
申请(专利权)人：珠海城市职业技术学院，
类型：发明
国别省市：