[发明专利]一种基于多方向扩散和DNA编码的图像加密方法

权利要求书

1.一种基于多方向扩散和DNA编码的图像加密算法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先通过二维离散Fibonacci变换将图像的像素位置进行置乱处理；

2)将置乱后的图像进行DNA编码操作得到DNA图像；

3)利用密钥迭代LSS混沌序列并且规范化；

采用6次迭代LSS混沌系统，每次迭代给出初始值和控制参数，初始值和控制参数可以选取15位的小数且满足LSS混沌系统的要求，LSS混沌系统为：

x(n+1)＝(μx(n)(1-x(n))+(4-μ)sin(πx(n))/4)mod(1) (1)

其中x(n)代表第n步时的迭代值，取值范围为(0,1)；μ代表控制参数，取值范围为(0,4]；mod()代表取余运算；

利用密钥迭代LSS混沌系统得到S₁-S₆六个含有N×N个元素的混沌序列；将S₁、S₃、S₄和S₆按照下式(2)进行规范化后按照DNA编码方式进行编码，然后重整为与图像同规模的矩阵；将S₂和S₅按照下式(3)进行规范化，然后重整为与图像同规模的矩阵；

S(i)＝floor(x(i)×10¹⁵)mod(256) (2)

S(i)＝floor(x(i)×10¹⁵)mod(3) (3)

其中floor()代表向下取整运算；mod()代表取余运算，经过规范化处理后，S₁、S₃、S₄和S₆变为0-255之间的伪随机整数矩阵，S₂和S₅变为0-2之间的伪随机整数矩阵；

4)通过动态DNA计算方法，进行两轮双向的多方向扩散操作；所述的多方向扩散操作如下：

C(i,j)＝DNA_cal(S(i,j),DNA_cal(C(i-1,j),P(i,j))) (4)

C(i,j)＝DNA_cal(S(i,j),DNA_cal(C(i+1,j),P(i,j))) (5)

式(4)为正向扩散方法，式(5)为反向扩散方法，式中，DNA_cal代表DNA运算；C(i,j)表示扩散后的第i个像素值的DNA序列的第j个碱基；S(i,j)表示第i个混沌序列值的DNA序列的第j个碱基；P(i,j)表示第i个待扩散像素值的DNA序列的第j个碱基；

所述的动态DNA计算方法的原则如下：

其中，DNA_cal代表DNA运算，具体为DNA异或、加法和减法中的一种；DNA_xor代表DNA异或运算；DNA_plus代表DNA加法运算；DNA_minus代表DNA减法运算；S(i)代表规范化后的LSS混沌序列值；

5)将扩散后的DNA图像进行解码操作得到密文图像。