[发明专利]基于光混沌的DNA图像加密系统

说明书

本发明属于光信息技术领域，具体涉及基于光混沌的DNA图像加密系统。包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密钥生成器、第二密钥生成器、第三密钥生成器、第四密钥生成器、第五密钥生成器、第六密钥生成器、第一反射镜和第一分束器。本发明利用混沌原理，在加密端和解密端生成密钥，使彩色图像的三个分量的密钥由同一个激光器控制的三个从激光器分别产生，并通过DNA加密操作与彩色图像三个分量进行运算，进而对彩色图像进行加密。本发明具有节约成本、加密速度快、功耗低和保密性强的特点。

技术领域

本发明属于光信息技术领域，具体涉及基于光混沌的DNA图像加密系统。

背景技术

混沌是近几十年发展起来的一门科学，由于混沌系统既具有类似噪声的伪随机信号的特性，又对干扰具有鲁棒性的特点，因此混沌在保密通信、图像加密以及信号检测等方面都有着广阔的前景。实现混沌图像加密的关键是混沌密钥的生成，混沌密钥的复杂度会直接影响数字图像的加密性能。利用光器件实现混沌图像加密，具有成本低、密钥空间大、性能稳定、保密性强等特点。

目前，传统加密算法的加密思想是将明文信息看作一维的二进制流来进行加密操作，这样做虽然具有一定的优势，但没有考虑到数字图像所具有的特征，直接利用传统加密系统对数字图像进行加密处理，加密效率非常低，而且加密的安全性也不是很理想。因此，设计一种基于光混沌的图像加密系统就显得十分必要。

例如，申请号为CN201810402215.4的中国发明专利所述的一种基于迂回柱面衍射与压缩感知的光学图像加密方法。该方法对经典的先压缩感知后双随机相位编码加密技术进行简单的改进，使用柱面相位板代替平面相位板，两次反射接力柱面衍射代替两次连续接力平面衍射。虽然利用两次反射接力柱面衍射过程和逆向过程的非对称性，能极大地提高该加密方法的安全性，特别是可以有效抵抗已知明文攻击、唯密文攻击和相位恢复攻击，而且秘钥个数多且敏感性强，秘钥空间大，安全性好，但是其缺点在于无法在加密端和解密端生成密钥，通过可逆的DNA加解密操作，对彩色图像进行加密，在整体加密方法系统上，保密性有所欠缺。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，传统加密系统对数字图像进行加密处理，加密效率非常低，而且加密的安全性也不是很理想的问题，提供了一种节约成本、加密速度快、功耗低和保密性强的基于光混沌的DNA图像加密系统。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

基于光混沌的DNA图像加密系统，包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密钥生成器、第二密钥生成器、第三密钥生成器、第四密钥生成器、第五密钥生成器、第六密钥生成器、第一反射镜和第一分束器；所述第一反射镜、第一激光器和第一分束器依次连接；所述第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器均与第一分束器连接；所述第一密钥生成器与第二激光器连接；所述第二密钥生成器与第三激光器连接；所述第三密钥生成器与第四激光器连接；所述第四密钥生成器与第五激光器连接；所述第五密钥生成器与第六激光器连接；所述第六密钥生成器与第七激光器连接。

作为优选，所述第二激光器与第五激光器的器件参数相同；所述第三激光器与第六激光器的器件参数相同；所述第四激光器与第七激光器的器件参数相同。

作为优选，所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器的耦合系数均为0.5。

作为优选，所述第一密钥生成器用于对彩色图像的R分量灰度图像进行 DNA加密运算；所述第四密钥生成器用于对加密的R分量灰度图像进行DNA解密运算。

作为优选，所述第二密钥生成器用于对彩色图像的G分量灰度图像进行 DNA加密运算；所述第五密钥生成器用于对加密的G分量灰度图像进行DNA解密运算。