[发明专利]基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法

摘要

本发明涉及一种基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法，首先，将明文图像进行位平面分解并将其进行DNA编码、变形转变为三维DNA矩阵；接着，利用双重置乱操作对三维DNA矩阵进行置乱，该过程将混沌序列的排序置乱与三维猫映射置乱相结合对DNA序列进行位级置乱；然后，将置乱后的三维DNA矩阵执行扩散操作，并将扩散后的矩阵转变为二维DNA矩阵；最后，将二维DNA矩阵进行DNA解码操作得到密文图像。本文利用明文图像的SHA 256哈希函数计算混沌系统的初始值，并且所使用的三维猫映射的参数也和明文图像有关，增强了算法抵抗选择明文攻击的能力。实验结果和安全分析表明，该加密方案可以抵御多种已知的攻击，可以有效地保护图像的安全，进一步提高安全等级。

主权项

1.一种基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1：针对大小为M×N的明文图像，通过位平面分解得到大小为M×8N的原始矩阵，并利用明文灰度图像的哈希值并结合外置密钥参数获取混沌系统初始值，将混沌系统初始值带入六维复合超混沌系统来获取混沌序列X，Y，Z，U，V和W，并根据混沌序列得到用于DNA编码的编码规则矩阵、用于通过建立元素位置置乱的非线性映射关系进行双重置乱操作的位置索引序列、用于进行扩散操作的扩散立方矩阵和用于进行DNA解码的解码规则矩阵，其中，编码规则矩阵和解码规则矩阵的大小均为M×4N；步骤2：将原始矩阵按照编码规则矩阵进行DNA编码，获取编码后的二维DNA矩阵；步骤3：将DNA矩阵转换为大小为r×r×r的立方矩阵，其中，M×4N＝r3；步骤4：依据由位置索引序列建立的元素置乱非线性映射关系，并结合三维猫映射对明文图像的立方矩阵进行双重置乱操作，得到置乱矩阵；步骤5：依据扩散立方矩阵对置乱矩阵进行扩散操作，得到大小为r×r×r的扩散矩阵；步骤6：将大小为r×r×r的扩散矩阵转换为大小为M×4N的转换矩阵；步骤7：对转换矩阵依据解码规则矩阵进行DNA解码，并转换为十进制，得到最终密文图像。