[发明专利]基于Hachimoji DNA和Julia分形的彩色图像可逆隐藏方法

说明书

一种基于Hachimoji DNA和Julia分形的彩色图像可逆隐藏方法。水印嵌入首先使用含8个碱基HDNA序列、TSS‑CML和Julia集图像对水印图像进行加密，得到加密的HDNA水印。然后，将载体图像分解为大小相等的非重叠块，并从中随机选取块进行奇异值分解。再通过修改奇异值矩阵第一列元素的方法进行HDNA水印嵌入，并对所有选定块进行SVD逆运算，最终得到含有水印的载体图像。水印提取为嵌入的逆过程。与现有的图像加密方法相比，本发明可以在不依赖原始图像的情况下，从可能受到攻击的图像中恢复水印，不仅具有良好的不可感知性，而且对常见的图像处理攻击、几何攻击和一些复合攻击具有很强的鲁棒性，可以广泛应用于生物基因、医学、军事等领域。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，是一种利用Hachimoji DNA技术、Julia分形、时空混沌和奇异值分解的彩色图像信息隐藏方案，特别涉及一种基于Hachimoji DNA和Julia分形的彩色图像可逆隐藏算法。

背景技术

随着计算机网络的快速发展，数字图像因其特有的直观、形象、信息量丰富等特点而倍受青睐，在日常生活中用网络进行数字图像传输已经变得非常普遍。然而，由于网络的开放性和自身协议中存在的某些缺陷，数字图像在网络上传输的安全问题已经成为信息安全领域的一个重要研究课题。其中，数据数字水印技术通过在文本、图像、音频和视频中隐藏标识、时间戳和其他专有信息，用于保护知识产权。随着泄露事件和入侵数量的频增，在多媒体信息产业中隐私保护和知识产权的重要性也日益凸显。

近年来，基于DNA技术和混沌理论的信息隐藏方法引起了人们的广泛关注和深入研究。由于并行性高、存储空间大以及超低功耗的特点，大量研究人员将DNA结构运用在生物学、化学、数学、计算机科学等领域。基于混沌理论的方法由于具有密钥空间大、对初值敏感性高和混沌特性更加复杂等优点，也被广泛应用于图像隐私保护中。但传统的DNA技术都是利用4位碱基进行DNA编码和DNA运算，规则简单，且编码后的长度较长，导致算法的安全性较低，所需的存储空间较大。新型的Hachimoji DNA的引入，可以加强编码和运算的复杂性，缩短序列长度，有效的改善了传统技术的弊端。此外，结合Julia分形和改进的时空混沌系统，可以进一步的提高加密的混乱程度，增强安全性和鲁棒性。

发明内容

本发明目的在于克服现有的基于DNA技术和混沌系统的图像隐私保护算法的不足之处，结合密码学理论和图像处理的相关知识，提供一种基于Hachimoji DNA和Julia分形的彩色图像可逆隐藏方法。该算法安全性高，鲁棒性强，且具有很好的不可感知性和可逆性。

本发明的技术方案

一种基于HachimojiDNA和Julia分形的彩色图像可逆隐藏方法，利用HachimojiDNA技术、Julia分形、时空混沌和奇异值分解等技术实现。附图1所示为本发明的彩色图像可逆隐藏算法流程图，其具体包括如下步骤：

步骤1：对于输入大小为M×N×3的彩色载体图像I，大小为m×n×3的彩色水印图像W,分别分离载体图像I和水印图像W的红、绿、蓝三基色分量得到三个大小为M×N的载体图像矩阵I_R、I_G、I_B和三个大小为m×n的水印图像矩阵W_R、W_G、W_B，其中M,N＞＞m,n。结合密钥α、β、u₁(0)、u₂(0)、u₃(0)，产生TSS耦合映像格子的参数和初始值，通过迭代该时空混沌系统，产生密钥流K₁、K₂、K₃和伪随机数RN₁、RN₂、RN₃。