[发明专利]基于DNA置换规则和混沌系统的图像加密方法

权利要求书

1.基于DNA置换规则和混沌系统的图像加密方法，其特征在于，包括：

步骤1：利用明文图像的哈希值和给定的外部密钥计算得到PWLCM混沌系统的控制参数和初始值；所述明文图像的大小为M×N，M和N分别表示明文图像的行数和列数；

步骤2：基于所述控制参数和所述初始值，对所述PWLCM混沌系统进行迭代生成三个长度为M×N的混沌序列X₁、X₂和X₃，再继续迭代生成新的三个长度为M×4×N的混沌序列X₁′、X₂′和X₃′；

步骤3：根据所述混沌序列X₁得到所述明文图像中每个像素对应的DNA编码规则，按照每个像素对应的DNA编码规则对所述明文图像进行DNA编码，得到DNA编码矩阵；

步骤4：根据所述混沌序列X₁′和X₂′得到所述DNA编码矩阵中每个DNA基元的DNA置换规则和置换次数，按照每个DNA基元对应的DNA置换规则和置换次数对所述DNA编码矩阵进行加密，得到DNA加密矩阵；

步骤5：根据所述混沌序列X₃′得到所述DNA加密矩阵中每4个DNA基元对应的DNA解码规则，按照每4个DNA基元对应的DNA解码规则对所述DNA加密矩阵进行DNA解码，得到所述明文图像对应的密文图像。

2.根据权利要求1所述的基于DNA置换规则和混沌系统的图像加密方法，其特征在于，步骤1具体包括：

步骤1.1：利用哈希函数SHA-256生成明文图像的256位哈希值，并且按照每8位一组，将所述256位哈希值分为32组，记作：

H＝[h₁，h₂，...h₃₂] (1)

步骤1.2：按照公式(2)计算得到PWLCM混沌系统的控制参数和初始值：

其中，(p₁，x₁)，(p₂，x₂)，(p₃，x₃)分别是3组PWLCM混沌系统的控制参数和初始值；(p₀₁，x₀₁)，(p₀₂，x₀₂)，(p₀₃，x₀₃)分别是给定的PWLCM混沌系统的外部密钥的控制参数和初始值；hex2dec表示将十六进制转换为十进制的转换函数。

3.根据权利要求1所述的基于DNA置换规则和混沌系统的图像加密方法，其特征在于，步骤3具体包括：

步骤3.1：按照公式(4)对所述混沌序列X₁进行整数化和取模处理得到新的序列X₁₂：

X₁₂(i)＝mod(floor(X₁(i)×10⁸)，8)+1 (4)

其中，i＝1，2，3，...，M×N，floor表示向下取整操作，mod表示取模运算；

步骤3.2：将所述序列X₁₂转换为M×N的矩阵Y₁₂，根据所述矩阵Y₁₂中元素Y₁₂(m，n)的取值从8种DNA编解码规则中选取对应的DNA编码规则对明文图像中的像素P(m，n)进行DNA编码，得到DNA编码矩阵，m＝1，2，3...，M，n＝1，2，3...，N。

4.根据权利要求1所述的基于DNA置换规则和混沌系统的图像加密方法，其特征在于，步骤4中，所述DNA置换规则如公式(5)所示：

其中，r₁至r₆表示6个不同的DNA置换规则。