[发明专利]DNA数据隐藏技术在QR二维码中的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及DNA数据隐藏技术在QR二维码中的应用方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

随着信息及网络技术的出现及迅速发展，智能手机在人们的日常生活中越来越普及，二维码作为一种全新的信息存储及传递方式融入到了社会生活当中，QR码应用逐步广泛，在电子票务领域如电子优惠券、电影票以及电子会员卡等方面，都给人们的生活带来了无限的便利。但是，随着二维码广泛的应用，随之而来的安全问题也逐渐引起人们的关注。近几年，用户私人信息被二维码泄密问题及病毒通过二维码传播的消息不胫而走。目前，国内针对QR二维码的加密技术的研究并不多见，而讨论数字加密的只针对一般的图像加密，未能很好的结合QR二维码自身的编码规则，所能负载的加密信息量也是极少。

针对现有典型QR码的加密方法不能保证速度与安全性兼顾，同时会使加密后的图像随着隐藏信息量的增多而降低图像的质量，从而在视觉上造成噪声误差。

发明内容

针对以上存在的信息安全性及实效性缺陷，本发明提出了一种既能保持QR码原有优势与特征，又能保证加密的安全性和实效性的算法变得尤为重要。

本发明采取的技术方案如下：

DNA数据隐藏技术在QR二维码中的应用方法，包括如下步骤：

第一步：采用DNA编码技术将明文信息进行编码，编码方法如下：

一个DNA序列包含四个核苷酸，它们分别是A﹑C﹑G及T，所述A﹑C﹑T及G称之为互补对；正如我们所熟知的二进制一样，0和1就是互补对，那么0(00)和3(11)，1(01)和2(10)也是互补对；对于任何核苷酸x，C(x)代表x的互补核苷酸，则x，C(x)，C(C(x))，C(C(C(x)))不能相等；互补规则可以定义为：(AT)，(GC)，(CA)，(TG)，表示C(A)＝T，C(G)＝C，C(C)＝A，C(T)＝G，利用上述互补规则将明文信息进行编码；

第二步：然后使用切比雪夫映射将编码后的信息进行加密，编码方法如下：

由x_n+1＝cos(acos^-1x_n)，-1≤x_n≤1，2≤a≤6，公式多次迭代产生迭代序列，式中，x_n+1表示x_n迭代一次后产生的值，x_n表示初始值迭代第n次后产生的值，a表示控制参数，为固定值，取值范围为[2，6]，将产生的迭代值x_n进行量化处理：

式中，y_n表示量化处理后产生的混沌序列，将DNA编码后转换成二进制的信息与产生的混沌序列进行异或处理，得到异或后的结果即为加密后的消息；

第三步：信息的嵌入，其方法如下：

将加密后的信息嵌入到矩阵式二维码中，即QR二维码，也就是说，QR二维码只是一个掩饰载体，加密后的信息得依靠掩饰载体而传输；进一步，设加密后的信息为S，具体的嵌入步骤如下：

步骤1.计算S的总容量t_c；

式中：tc表示S的总容量，e_cc表示QR码中纠错码的数量，其中t_c的值由QR码的版本及纠错等级决定；

步骤2.统计QR码中数据模块的个数，将其进行分组，一组为黑色数据模块，另一组为白色模块，其中黑色模块的值为1，白色模块的值为0；

步骤3.设置一个秘钥K，用它来随机选择2个不同颜色的数据模块，设为d_x和d_y，x和y表示任意两个模块的编号，这里的x和y是不相等的；

步骤4.假设需要将n位秘密数据(s₁s₂s₃……s_n)嵌入数据模块中，其中n≤t_c，嵌入公式如下：

d_i＝s₁，

d_j＝s₂，

∶

∶

∶

d_m＝s_n-1，

d_n＝s_n，

其中i，j，m，n为数据模块的编号，模块的数量由QR码储存信息量决定，储存信息量越大，模块的数量越多；