[发明专利]一种基于遗传算法的图像加密方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的图像加密方法，首先将明文图像转换为一维数组，即明文图像DNA序列；再采用logistic混沌映射函数映射生成混沌序列，再将混沌序列转换为指定DNA序列；将指定DNA序列和明文图像DNA序列进行异或操作后，计算熵值，采用遗传算法找到熵最大的异或操作后的DNA序列作为密文图像。本发明一种基于遗传算法的图像加密方法，以遗传算法为主线，分别使用了Logistic混沌映射函数、DNA转换规则及遗传算法，有效地降低了两个相邻像素之间的相关性，增强了图像加密的安全性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于虚拟光学信息加密方法技术领域，涉及一种基于遗传算法的图像加密方法。

背景技术

图像安全技术有两个重要的组成部分，即图像加密和数字水印，其核心是图像加密。图像加密是根据图像空间域或变换域中的数字图像矩阵的特定特性，按照一定的变换规则改变像素或变换域系数的位置或值，然后对原始图像进行置乱，使其失去原有的外观，进而转化为信道的随机噪声。目前，图像加密技术已经取得了丰硕的研究成果，也提出了很多种图像加密的计算方法，但是这些方法一般都是基于传统的数值计算方法。随着DNA计算规则和量子计算的发展，传统的图像加密算法已经无法抵抗计算机的高速攻击，安全性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于遗传算法的图像加密方法，解决了现有图像加密算法难以抵抗计算机的高速攻击、安全性较差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于遗传算法的图像加密方法，首先将明文图像转换为一维数组，即明文图像DNA序列；再采用logistic混沌映射函数映射生成混沌序列，再将混沌序列转换为指定DNA序列；将指定DNA序列和明文图像DNA序列进行异或操作后，计算熵值，采用遗传算法找到熵最大的异或操作后的DNA序列作为密文图像。

本发明的特点还在于：

包括混沌序列初始值的确定，初始群体的生成和图像加密，具体按照以下步骤实施：

步骤1，混沌序列初始值的确定

采用随机函数将15个8位字符随机生成120位密匙，具体表述如下：

key＝{K₁,K₂,...,K₁₅} (1)，

式(1)中，key表示120位密匙，K₁～K₁₅均表示8位字符；

由K₁～K₁₅计算得到混沌序列初始值X₀，具体表述如下：

式(2)中，表示异或操作；K_i∈{K₁，K₂，K₃，K₄，K₅，K₆，K₇，K₈，K₉，K₁₀，K₁₁，K₁₂，K₁₃，K₁₄，K₁₅}；

步骤2，混沌序列的生成

将尺寸为M×N的二维模板转换为一维模板，采用logistic混沌映射函数通过混沌序列初始值X₀计算得到指定长度的混沌序列，logistic混沌映射函数的表述如下：

X_i+1＝RX_i(1-X_i) (3)，