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专利号: 2013104128457
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于DNA编码和混沌映射的图像加密算法,包括以下步骤:输入灰度图像I,Logistic映射的初值a0和b0,参数μa和μb,Chebyshev映射的初值z0和q0,参数wz和wq;

输出加密图像,加密图像的处理过程包括:

(1)将灰度图像I转换成大小为M×N的二维矩阵I1,分别升序地将其行数和列数记录在两个数组R和C中;

(2)根据Logistic映射公式Xn+1=μXn(1-Xn),其中μ∈[3,4],Xn∈(0,1),n=0,1,2,…利用其产生两个长度分别为m和n的伪随机序列A和B,对A和B这两个序列进行降序排列,并记录其位置,从而得到伪随机序列的降序索引Index1和Index2;分别根据这两个一维的索引序列用来交换矩阵I1的行和列,从而产生新的置乱后的图像I′;

(3)将图像I′转换成为M×N行8列的二进制二维矩阵I″,然后随机产生一个1-8的整数r1,根据产生的整数r1使用表1中对应的1-8种DNA编码规则中的第r1种;根据DNA编码规则每两位二进制值由1位脱氧核苷酸表示,从而将I″转换成一个M×N行4列的DNA编码矩阵,最后再将这个矩阵转化成一个大小为M×N×4的一维DNA编码序列X,所述DNA编码规则如表1所示:表1

(4)利用Chebyshev映射公式Zi+1=cos(w×arccos(Zi)),其中i为正整数,-1≤Zi≤1,2≤w≤6,两个初值z0、q0和两个参数wz、wq,分别产生两个一维序列Z和Q;利用产生的一维序列Q,根据式子pi=(qi×10)mod15+1,得到一个新的一维序列P,P是存储单元,这个存储单元将用来存储qi的任意一位小数位上的数;然后利用P得到的迭代次数序列C,C的算法是从zi中提取第pi位上的小数,并与4求余并取整,式子为:ci=int(extract(zi,pi))mod4,其中函数extract(zi,pi)式是指从zi中提取第pi位上的小数;迭代的次数ci是与碱基序列xi一一对应的;

(5)接着随机产生一个1-6的整数r2,根据产生的整数r2使用表2中对应的1-6种碱基对互补规则中的第r2种;最后根据ci的每一位上的值和选定的碱基对互补规则,来决定对DNA序列X中核苷酸xi替换的方法,如下所示:switch ci

case0,不替换该位上的DNA编码;

case1,xi=L(xi);

case2,xi=L(L(xi));

case3,xi=L(L(L(xi)));

其中 L(xi)与xi是互补的,也就是说L(xi)与xi是一对碱基对,这个碱基对要满足是单射的条件;互补转换后的DNA序列为X′;所述碱基对互补规则如表2所示:表2

1 (AG) (GT) (TC) (CA)

2 (AG) (GC) (CT) (TA)

3 (AC) (CT) (TG) (GA)

4 (AC) (CG) (GT) (TA)

5 (AT) (TG) (GC) (CA)

6 (AT) (TC) (CG) (GA)

(6)随机产生一个1-8的整数r3,根据产生的整数r3使用表1中对应的1-8种DNA编码规则中的第r3种,再把DNA序列X′转换成大小为M×N×8二进制一维序列II′;

(7)把一维二进制序列II′转换成M行N列的十进制二维矩阵III,最后再把二维矩阵III转换成加密图像III′并输出。