基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法及系統，其中方法包括以下步驟：將彩色圖像分解成三種顏色通道的圖像；將分解后的圖像轉化為二值矩陣，然后按照DNA序列的編碼準則對二值矩陣進行編碼；產生混沌序列，并利用排序數對混沌序列進行排序操作；S4：選擇序列的索引值組合來置亂矩陣；將置亂的矩陣分成小塊；按照DNA序列的加法規則，將小塊相加；重新組合小塊，得到新的DNA序列矩陣，并解碼；調用云模型生成函數，得到新的三維序列值；S9：分別用序列值X和Y作為行列序號進行像素位置調整，得到處理后的圖像；用序列值Z與處理后的圖像進行異或運算，得到圖像out，再將out賦值給原圖。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及圖像加密領域，尤其涉及一種基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法。
技術介紹
數字圖像是目前最流行的多媒體形式之一，在政治、經濟、國防、教育等方面均有廣泛應用。對于某些特殊領域，如軍事、商業和醫療，數字圖像還有較高的保密要求。為了實現數字圖像保密，實際操作中一般先將二維圖像轉換成一維數據，再采用傳統加密算法進行加密。與普通的文本信息不同，圖像和視頻具有時間性、空間性、視覺可感知性，還可進行有損壓縮，這些特性使得為圖像設計更加高效、安全的加密算法成為可能。自上世紀90年代起，研究者利用這些特性提出了多種圖像加密算法。總結起來，圖像加密技術的概念是：利用數字圖像的特性設計加密算法，以提高加密的安全性和運算效率的一種技術。根據加密與解密中使用的密鑰情況，傳統的加密技術分為對稱加密與非對稱加密，或稱為私鑰加密與公鑰加密。對稱加密指的是在加密與解密時使用相同的密鑰，并且密鑰只有通信雙方知道；而非對稱加密中的加密密鑰與解密密鑰是不同的，加密密鑰是公開的，任何人都可以知道，而解密密鑰只有解密者才有。從本質上講，圖像在計算機中的表示仍然是數字，完全可以采用傳統的加密技術對圖像文件進行加密，但是由于圖像是用二維或三維數據格式進行表示的，若采用傳統的加密技術對圖像文件加密，加密時首先要把圖像數據轉換為一維的，解密時還要把其轉換為二維或三維數據。同時由于圖像數據還具有信息量大冗余度高的特性，因此采用上述方法對圖像文件加密和解密，不但效率較低，而且安全性差。為了解決上述問題，國內外學者研究了許多專用的圖像加密方案。目前常見的圖像加密技術包括基于像素位置變換的加密技術、基于隨機序列的加密技術、基于壓縮編碼的加密技術。目前所提出的算法在去強相關性、信息熵等方面具有良好性能，但是在抵抗差分攻擊、已知明文攻擊、選擇明文攻擊、已知密文攻擊等攻擊時性能較差。因此，需要引入其它理論或者提出新的算法增強抗強力攻擊的能力。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于針對現有技術中對圖像文件加密和解密，不但效率較低，而且安全性差的缺陷，提供一種高效且安全性高的基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法及系統。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法，包括以下步驟：S1：將彩色圖像A(m，n，3)分解成三種顏色通道的圖像，分別是紅R(m，n)，綠G(m，n)和藍B(m，n)，其中m，n是圖像的長和寬；S2:將R(m,n)、G(m，n)、B(m,n)轉化為二值矩陣，然后按照DNA序列的編碼準則對二值矩陣進行編碼，最后得到3個已經變換的矩陣R、G、B；S3：在初始值x0，y0，z0，q0和超混沌Chen系統控制參數a，b，c，d，r的條件下，利用Chen混沌映射產生混沌序列分別是：x＝{x1,x2,x3,…,xm×2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：將彩色圖像A(m，n，3)分解成三種顏色通道的圖像，分別是紅R(m，n)，綠G(m，n)和藍B(m，n)，其中m，n是圖像的長和寬；S2:將R(m,n)、G(m，n)、B(m,n)轉化為二值矩陣，然后按照DNA序列的編碼準則對二值矩陣進行編碼，最后得到3個已經變換的矩陣R、G、B；S3：在初始值x0，y0，z0，q0和超混沌Chen系統控制參數a，b，c，d，r的條件下，利用Chen混沌映射產生混沌序列分別是：x＝{x1,x2,x3,…,xm×2}y＝{y1,y2,y3,…,yn×4}z＝{z1,z2,z3,…,zm×2}q＝{q1,q2,q3,…,qn×4}利用排序數對三條混沌序列x，y，z進行排序操作：[lx,fx]=sort(x)[ly,fy]=sort(y)[lz,fz]=sort(z)[lq,fq]=sort(q)]]>其中[lx?fx]＝sort(x)是排序的索引函數，fx是對x升序排列后得到的新序列，lx是fx的索引值，ly，lz，lq與lx相同；S4：根據下式，選擇序列x，y，z的索引值組合來置亂R(m，n)，G(m，n)，B(m，n)，置亂后所得矩陣為R(m，n)，G(m，n)，B(m，n)R(i,j)↔R(lx(i),ly(j))G(i,j)↔G(lz(i),ly(j))B(i,j)↔B(lx(i),lq(j)),1≤i≤m,1≤j≤n;]]>S5：將置亂的R(i,j)、G(i,j)和B(i,j)分成小塊，分別為Rb(α,β)、Gb(α,β)和Bb(α,β)，其中，α＝1,2,3……,i/4；β＝1,2,3……,j；S6：按照DNA序列的加法規則，用以下方法將小塊Rb、Gb和Bb相加：Rb{i,j}←Rb{i,j}+Rb{lx(i),ly(j)};Gb{i,j}←Gb{i,j}+Gb{lx(i),lq(j)};Bb{i,j}←Bb{i,j}+Rb{ly(i),lq(j)};]]>S7：重新組合小塊Bb、Gb和Bb，得到3個新的DNA序列矩陣，R’、G’和B’，將R’、G’和B’按照DNA解碼規則進行解碼，得到3個矩陣R”、G”和B”；S8：輸入云模型的三個參數Ex、En、He，并調用云模型生成函數，得到三維云的三維函數值x、y、z，對第三維函數值z取模，得到新的三維序列值X、Y、Z；S9：分別用序列值X和Y作為行列序號對R”、G”、B”進行像素位置調整，得到處理后的圖像R”、G”、B”；用序列值Z與R”、G”、B”進行異或運算，得到圖像out，再將out賦值給原圖。...

【技術特征摘要】
1.一種基于云模型和超混沌系統的DNA圖像加密方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：將彩色圖像A(m，n，3)分解成三種顏色通道的圖像，分別是紅R(m，n)，綠G(m，n)和藍B(m，n)，其中m，n是圖像的長和寬；S2:將R(m,n)、G(m，n)、B(m,n)轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊盛武，鄭文博，段鵬飛，于笑寒，周姜煒，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42