[发明专利]基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法

权利要求书

1.一种基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1：针对大小为M×N的明文图像，通过位平面分解得到大小为M×8N的原始矩阵，并利用明文图像的哈希值并结合外置密钥参数获取混沌系统初始值，将混沌系统初始值带入六维复合超混沌系统来获取混沌序列X，Y，Z，U，V和W，并根据混沌序列得到用于DNA编码的编码规则矩阵、用于通过建立元素位置置乱的非线性映射关系进行双重置乱操作的位置索引序列、用于进行扩散操作的扩散立方矩阵和用于进行DNA解码的解码规则矩阵，其中，编码规则矩阵和解码规则矩阵的大小均为M×4N；

步骤2：将原始矩阵按照编码规则矩阵进行DNA编码，获取编码后的二维DNA矩阵；

步骤3：将DNA矩阵转换为大小为r×r×r的立方矩阵，其中，M×4N＝r³；

步骤4：依据由位置索引序列建立的元素位置置乱的非线性映射关系，并结合三维猫映射对明文图像的立方矩阵进行双重置乱操作，得到置乱矩阵；

步骤5：依据扩散立方矩阵对置乱矩阵进行扩散操作，得到大小为r×r×r的扩散矩阵；

步骤6：将大小为r×r×r的扩散矩阵转换为大小为M×4N的转换矩阵；

步骤7：对转换矩阵依据解码规则矩阵进行DNA解码，并转换为十进制，得到最终密文图像。

2.根据权利要求1所述的基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法，其特征在于，步骤1中，将明文图像作为SHA 256哈希函数的输入信息，利用输出的哈希值并结合外置密钥参数获取混沌系统初始值；将混沌系统初始值带入六维复合超混沌系统进行迭代，得到大小为1×MN的混沌序列X，Y，Z，U，V和W。

3.根据权利要求2所述的基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法，其特征在于，对混沌序列X，Y，Z和U进行修正，得到修正后用于编码的序列；并对混沌序列Z，U，V和W进行修正，得到修正后用于解码的序列；分别对修正后的序列重新组合，获取包含若干序列的序列组，序列组中的每个序列大小为1×4MN，通过设置变量选取序列组中的序列，并对选取的序列按列优先输出转换为大小为M×4N的编码规则矩阵和解码规则矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于双重置乱和DNA编码的混沌图像加密方法，其特征在于，步骤2中，将原始矩阵的第一位平面和第八位平面，第二位平面和第七位平面，第三位平面和第六位平面，第四位平面和第五位平面按照编码规则矩阵进行编码，获得编码后大小为M×4N的DNA矩阵DNA_R，记为DNA_R＝[P_BIN(BP(1,8)),P_BIN(BP(2,7)),P_BIN(BP(3,6)),P_BIN(BP(4,5))]，其中P_BIN(BP(1,8))表示原始矩阵P_BIN的第一位平面和第八位平面按照编码规则编码后的DNA矩阵，P_BIN(BP(2,7))表示原始矩阵P_BIN的第二位平面和第七位平面按照编码规则编码后的DNA矩阵，P_BIN(BP(3,6))表示原始矩阵P_BIN的第三位平面和第六位平面按照编码规则编码后的DNA矩阵，P_BIN(BP(4,5))表示原始矩阵P_BIN的第四位平面和第五位平面按照编码规则编码后的DNA矩阵。