[发明专利]基于混沌系统与插入—删除模型的图像加密方法

摘要

本发明涉及图像加密领域，设计了一种基于混沌系统与插入—删除模型的图像加密方法。该方法将汉明距离、汉明逆距离以及汉明补距离引入到混沌系统初始值的产生过程中；除此之外，该方法在加密图像和解密图像时，使用插入—删除模型置乱图像像素值的位置；最后，将DNA序列的异或操作应用于扩散图像的像素值。从模拟结果和安全分析可以得出，该方法具有良好的加密效果，并能抵抗入侵者的各种攻击。本发明着重解决的问题是将DNA计算中的插入—删除模型的基本思想应用于图像加密中。

主权项

基于混沌系统与插入—删除模型的图像加密方法，其特征在于：其将混沌映射产生的混沌序列和生化反应中的插入—删除模型相结合；其首先对原始图像进行DNA编码，然后利用Lorenz映射产生的混沌序列置乱由编码得到的DNA序列，接着用插入—删除模型再一次置乱DNA序列，最后利用Lorenz映射产生的混沌序列对得到的DNA序列矩阵进行扩散操作，最终对序列矩阵解码得到加密图像；加密方法的具体步骤如下：S1、采用DNA编码规则对原始图像进行编码得到DNA序列矩阵；S2、利用Lorenz混沌映射产生混沌序列(x,y,z)给定任意的初始值x0,y0,z0，计算步骤S1中得到的DNA序列矩阵的汉明距离、汉明逆距离和汉明补距离，并将其转换为0‑1之间的小数，将得到的新的汉明距离、汉明逆距离和汉明补距离分别与x0,y0,z0相加，得到新的初始值x1,y1,z1；然后结合系统参数产生三条混沌序列(x,y,z)；S3、用混沌序列(x,y)置乱步骤S1中的DNA序列矩阵的值；对混沌序列(x,y)向下取整，用新得到的序列置乱DNA序列矩阵的值；S4、用混沌序列(x,z)和插入—删除模型再一次置乱DNA序列矩阵的值；S5、用混沌序列(y,z)和异或运算对步骤S4得到的DNA序列矩阵的值进行扩散操作；首先将矩阵序列分成大小相同的块，然后对混沌序列(y,z)向下取整，最后结合异或运算按块扩散DNA序列矩阵的值；S6、将步骤S5中获得的大小相同的块合并得到一个DNA序列矩阵，对其解码即可得到加密图像。