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龙图腾网恭喜中国矿业大学申请的专利基于双向螺旋交叉变换的彩色图像加密方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115714639B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211365468.1，技术领域涉及：H04L9/00；该发明授权基于双向螺旋交叉变换的彩色图像加密方法是由王全余;张晓强;赵小虎设计研发完成，并于2022-11-03向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于双向螺旋交叉变换的彩色图像加密方法在说明书摘要公布了：5G时代的到来，促进了数字图像在金融，军事、医疗和交通等领域的应用。然而，图像在传输和存储过程中的安全面临着非法窃取、篡改和复制等威胁。为了保证图像的安全和提高图像加密效率，提出了一种基于双向螺旋交叉变换的彩色图像加密方法。首先，使用双向螺旋交叉变换分别对彩色图像的RGB三个分量进行置乱；然后，对置乱图像进行动态四进制DNA编码和运算；最后，使用设计的查表法可以快速得到DNA运算的结果，进而得到加密图像。实验结果和方法分析表明：该方法具有较强的安全性和良好的加密效果。

本发明授权基于双向螺旋交叉变换的彩色图像加密方法在权利要求书中公布了：1.基于双向螺旋交叉变换的彩色图像加密方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：R、G、B分量提取与像素级置乱：将彩色明文图像记为P，其大小为m×n×3；提取彩色明文图像P中的R、G、B分量，其中每一个分量的大小均为m×n；分别对R、G、B分量使用双向螺旋交叉变换进行置乱，置乱后的图像分别记为Pred、Pgreen和Pblue；步骤2：产生混沌序列：根据外部密钥ξ1,ξ2,ξ3,ξ4,ξ5,ξ6,e和彩色明文图像的哈希值K＝k1,k2,…,k32可计算出两组初始条件a1,b1,c1,x10,y10,z10，a2,b2,c2,x20,y20,z20，计算方法如下：a1＝ξ1+modk1+k2,e105，1b1＝ξ2+modk3+k4,a1105，2c1＝ξ3+modk5+k6,a1+b1105，3a2＝ξ1+modk25+k26,e105，4b2＝ξ2+modk27+k28,a2105，5c2＝ξ3+modk29+k30,a2+b2105，6 其中，是异或运算符，mod·是取模函数；由以上两组初始条件以及所采用的三维极端多稳态混沌系统可产生出六个混沌序列X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2,每个混沌序列的长度均为12mn；混沌系统的数学模型为： 其中，a,b,c为控制参数，x,y,z为状态变量；步骤3：动态四进制DNA编码：根据混沌序列X1和等式14可以计算出编码规则向量Renc，Renc＝floor8×X1i+1，i＝1,2,…,12mn，14其中，floor·是向下取整函数；将Pred,Pgreen,Pblue分别转换成向量并且依次合并，可得到一个大小为3mn的向量P1；接着，将向量P1中的每一个十进制形式的像素值转换成对应的四进制形式，可得到一个由四进制数构成的向量P2，其大小为12mn；使用0代表碱基A，1代表碱基G，2代表碱基C，3代表碱基T，然后根据二进制DNA编码规则，可直接得出四进制DNA编码规则如表1；根据编码规则向量Renc和四进制DNA编码规则，将四进制向量P2编码成四进制DNA序列P3，其大小为12mn；表1四进制DNA编码规则 步骤4：DNA级置乱：对混沌序列Y1进行升序排序，[Ysorted,Index]＝sortY1，15其中，sort·是升序排序函数，Index为索引序列，Ysorted为Y1排序后的序列；根据索引序列对四进制DNA序列P3进行置乱，置乱过程如下：P4i＝P3Indexi，i＝1,2,…,12mn，16其中，P4为置乱后的DNA序列；步骤5：产生混沌DNA序列：使用等式17可直接将混沌序列X2转换成混沌DNA序列，无需经过四进制DNA编码，CDNA＝modfloorX2×1015,4；17步骤6：动态四进制DNA运算：根据混沌序列Z1和等式18可计算出运算规则向量Roper，Roper＝floor4×Z1i+1，i＝1,2,…,12mn，18根据Roper进行动态DNA运算如下： 其中，fadd·,fsub·,fxor·,fxnor·分别代表四进制DNA加法、减法、异或和同或运算函数；根据四进制DNA编码规则如表1，四进制DNA加法、减法、异或和同或运算规则如表2-3；另外，四进制DNA运算的结果可通过查表法快速求出；所设计的查表法，具体为：将四进制DNA加法、减法、异或和同或的运算规则事先存储在相应的表ADD_table，SUB_table，XOR_table，XNOR_table中，然后查表法可定义为：faddx,y＝ADD_table[x+1,y+1]，20fsubx,y＝SUB_table[x+1,y+1]，21fxorx,y＝XOR_table[x+1,y+1]，22fxnorx,y＝XNOR_table[x+1,y+1]，23其中，x和y分别代表4种碱基的一种；表2四进制DNA加法和减法运算规则 表3四进制DNA异或和同或运算规则 步骤7：动态四进制DNA解码：由混沌序列Y2和等式24可计算出解码规则向量Rdec，Rdec＝floor8×X4i+1，i＝1,2,…,12mn；24根据解码规则向量Rdec和四进制DNA编码规则，P5被动态解码成四进制向量P6，其大小为12mn；步骤8：生成密文图像：将向量P6中的每四个四进制数为一组分别转换成对应的十进制形式，可得到一个由十进制数构成的向量P7，其大小为3mn；将P7变换成三个大小均为m×n的图像，然后合并这三个图像，可以得到一个大小为m×n×3的密文图像P8。

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