申请/专利权人：辽宁工程技术大学

申请日：2024-01-31

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN118200457A

主分类号：H04N1/44

分类号：H04N1/44;H04N1/56;H04L9/00;H04L9/06;H04L9/32

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.14#公开

摘要：本发明公开了基于新型超混沌系统和DNA编码的图像加密算法。本发明中，利用超混沌序列动态地对明文图像和随机矩阵的子块进行DNA编码、运算和解码，获得最终加密图像。除此之外，本发明还提出了一种明文关更新初值方案，利用SHA‑256哈希函数、明文图像的信息熵和混沌系统生成伪随机序列和密钥流，使得本发明算法可抵抗已知明文攻击和选择明文攻击。实验仿真与分析表明，通过本发明加密算法得到的密文图像像素分布均匀，相邻像素间相关性接近于0，并且有较强的的抵御多种攻击的能力。除此之外，该算法具有较大的密钥空间和良好的密钥敏感性，运用到实际通信中较高的安全性、保密性以及实用价值。

主权项：1.基于新型超混沌系统和DNA编码的图像加密算法，其特征在于：所述图像加密方法包括以下步骤：S1:先计算出原始图像R、G、B三通道的信息熵He_R、He_G、He_B以及过渡初值x0、y0、z0、w0； 其中，Ai、Bi、Ci表示像素值，pAi、pBi、pCi表示像素值Ai、Bi、Ci出现的概率；S2:将IS作为SHA-256哈希函数的初值，利用其生成64位十六进制数D，再将D分为32组，即D＝D1D2…D32，取出下标为奇数的小组，即D＝D1D3…D29D31，每组分别有两个十六进制数，最后将每组十六进制数Di转换为对应的十进制数dii＝1,2…,16S3:更新Cubic混沌映射的初始值，公式如下： 其中，sumI1:、sumI2:、sumI3:分别表示待加密图像R、G、B三通道各通道的数据之和；更新新型超Lorenz混沌系统的初始值，公式如下： 其中，表示二进制按位异或运算S4:之后进行加密计算，假设彩色明文图像为I，其大小为M×N；将彩色图像I分为R、G、B三个通道且均为二维矩阵，记为I1、I2、I3，公式如下： S5:根据式9设定Cubic映射的初值x0’和参数，连续迭代Cubic映射得到长度为M×N+800的一维序列{pi}i＝1，2，…，M×N+800，为了使序列有更好的随机性，舍弃前800项元素得到子序{pi}i＝801，802，…，M×N+800S6:通过式13使得序列中的所有元素都在[0,255]内，并将序列转化为大小为M×N的随机矩阵R；pi＝modceilpi×103,25613其中，ceilx表示不小于x的最小整数；S7:对矩阵I1、I2、I3和随机矩阵R均匀分块，每个块的大小均设为t×tS8:根据初值生成方案设置新超Lorenz混沌系统的初值和根据1.3.1节设置系统参数，通过使用四阶龙格-库塔算法对超Lorenz混沌系统进行求解，得到四个混沌序列{Xi}、{Yi}、{Zi}和{Wi}i＝1,2,…,Mt+NtS9:矩阵I1、I2、I3和随机矩阵R各子块的DNA编码方式由{Xi}、{Yi}控制；以随机矩阵R为例，编码方式的选择过程如下：首先利用公式14对{Yi}中的所有元素进行变换，即Yi＝modfloorYi×104，8+114其中，floory表示不超过y的最大整数S10:按照从左到右，从上到下的顺序，即第i个子块的编码方式的第Yi种方式决定；将子块中的所有像素点的值转化成二进制数，并按第Yi种方式进行编码S11:矩阵I1、I2、I3和随机矩阵R之间的DNA运算由{Zi}决定；运算方式的选择过程如下：首先利用公式15对{Zi}中的所有元素进行变换，即Zi＝modfloorZi×104，315S12:DNA解码方式由{Wi}决定，将解码后的三个通道的矩阵合并成一个矩阵，即可得到加密图像。

全文数据：

权利要求：

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