[发明专利]基于自身扩散和DNA编码的图像加密方法

权利要求书

1.一种基于自身扩散和DNA编码的图像加密方法，其特征在于，包括：

步骤1：在密钥区间随机产生密钥参数生成安全加密密钥sk；

步骤2：采用Zigzag变换将待加密的明文图像按照Zigzag变换规则进行置乱；

步骤3：根据安全加密密钥sk利用混沌映射生成混沌序列X，用于生成编码/解码以及DNA碱基之间的运算规则；

步骤3.1：将安全密钥sk作为混沌序列的初始参数；

步骤3.2：利用公式(1)迭代计算生成混沌序列X；

式中，x_n、x_n+1为混沌序列X中的值，q为参数，q∈(0,1)，0＜x_n＜1；

步骤3.3：将混沌序列X分为两部分序列X₁、序列X₂，所述序列X₁为根据明文图像的像素数量生成的用于编码/解码的规则序列，所述序列X₂为根据DNA碱基的数量生成的DNA碱基之间的运算规则序列；

步骤3.4：利用公式(2)生成明文图像的DNA编码规则rule，对明文图像进行DNA编码；

rule＝mod(X₁×10⁴,8)+1                     (2)

式中，mod()为取余运算；

步骤3.5：利用公式(3)生成DNA碱基之间的运算规则ruleOpt₂；

式中，为同或运算，⊙为异或运算；

步骤4：将编码后的DNA进行像素置乱后用于图像的加密，得到加密图像；

步骤4.1：将编码后的碱基矩阵按公式(4)和公式(5)进行碱基间动态分块循环运算，实现像素的扩散；

当N为偶数时：

当N为奇数时：

式中，P_i,j为碱基矩阵中的碱基，P_i,j′为经过运算改变后的碱基，M、N分别为图形的长和宽；

步骤4.2：分别统计向量中碱基A、T、C、G的数量num_j，并进行非线性归一化处理，j∈{A,T,C,G}；

所述步骤4.2中非线性归一化处理的计算公式为：

其中，nornum_j为num_j经归一化处理的值；

步骤4.3：根据归一化处理后的数量nornum_j再次执行混沌映射生成混沌序列Z；

所述步骤4.3包括：

步骤4.3.1：计算混沌序列的初始值x₀′：

步骤4.3.2：根据初始值x₀′，利用公式(1)迭代计算生成混沌序列Z；

步骤4.4：对扩散后的碱基利用公式(6)进行洗牌算法置乱以打乱图像像素间的关联性；

ruleX＝mod(Z×10⁴,l)+1                    (6)

式中，ruleX为生成的洗牌运算规则，l为扩散后向量中碱基的数量；

步骤4.5：将置乱后的图像按照DNA解码规则进行DNA解码；

步骤4.6：将解码后向量还原为图像矩阵，得到密文图像，实现图像加密。