個(gè)DNA編碼的加密值，且^Ρ2α，1) = 0。
[0046] 本發(fā)明的有益效果是：
[0047] (1)本發(fā)明擺脫了現(xiàn)有技術(shù)中DNA加密的復(fù)雜生物操作，通過(guò)采用SHA256函數(shù)產(chǎn) 生加密所用密鑰，極大的提高了密鑰空間，并且密鑰的產(chǎn)生依賴于明文，能夠有效抵抗已知 明文和選擇明文的攻擊，提高了算法的安全性；采用動(dòng)態(tài)的DNA編碼方法，不同像素點(diǎn)采用 不同的DNA編碼規(guī)則，將CML混沌系統(tǒng)的狀態(tài)值作為選擇DNA編碼的依據(jù)，有效將混沌特性 與DNA動(dòng)態(tài)編碼結(jié)合，進(jìn)一步提高了加密方法的安全性，在加密過(guò)程中按照?qǐng)D像的行進(jìn)行 置亂與擴(kuò)散加密，便于并行計(jì)算，有效提高效率；與現(xiàn)有的基于DNA加密方案相比，可實(shí)現(xiàn) 對(duì)彩色數(shù)字圖像進(jìn)行加密，相對(duì)于復(fù)雜的生物操作，本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)和控制。
[0048] (2)本發(fā)明密鑰包括：CML混沌系統(tǒng)的控制參數(shù)ε、η、p、q及選定的映像格子數(shù) L ;由SHA256函數(shù)產(chǎn)生的256位哈希值；舍棄的CML混沌序列的個(gè)數(shù)N。;若設(shè)置精度為10 14， 則密鑰空間至少為2256,密鑰空間足夠大，能夠有效的抵御窮舉攻擊；對(duì)加密密鑰敏感性高， 加密安全性更好，抗統(tǒng)計(jì)分析攻擊能力強(qiáng)，加密后圖像相鄰像素相關(guān)系數(shù)接近于0,抵抗差 分攻擊能力強(qiáng)，密文圖像的信息熵接近理想值8,加密算法安全性好。
【附圖說(shuō)明】
[0049] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0050] 圖1為本發(fā)明的圖像加密方法流程示意圖；
[0051] 圖2中，（a)為實(shí)施例三所用明文圖像，（b)為加密后的密文圖像，（c)、⑷分別為 密鑰發(fā)生輕微改變時(shí)的解密圖像；
[0052] 圖3中，（a)為實(shí)施例三所用明文圖像R分量的直方圖，（b)為密文圖像R分量的 直方圖，（c)為明文圖形G分量的直方圖，（d)為密文圖像G分量的直方圖，（e)為明文圖像 B分量的直方圖，（f)為密文圖像B分量的直方圖；
[0053] 圖4中，（a)為實(shí)施例三所用明文圖像水平方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（b) 為密文圖像水平方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（c)為明文圖像垂直方向上相鄰像素的 相關(guān)性分析圖，（d)為密文圖像垂直方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（e)為明文圖像對(duì)角 方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（f)為密文圖像對(duì)角方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖；
[0054] 圖5中，（a)為實(shí)施例四所用明文圖像，（b)為加密后圖像，（c)、⑷分別為密鑰發(fā) 生輕微改變時(shí)的解密圖像；
[0055] 圖6中，（a)為實(shí)施例四所用明文圖像R分量的直方圖，（b)為密文圖像R分量的 直方圖，（c)為明文圖像G分量的直方圖，（d)為密文圖像G分量的直方圖，（e)為明文圖像 B分量的直方圖，（f)為密文圖像B分量的直方圖；
[0056] 圖7中，（a)為實(shí)施例四所用明文圖像水平方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（b) 為密文圖像水平方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（c)為明文圖像垂直方向上相鄰像素的 相關(guān)性分析圖，（d)為密文圖像垂直方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（e)為明文圖像對(duì)角 方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖，（f)為密文圖像對(duì)角方向上相鄰像素的相關(guān)性分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057] 下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，并通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施例詳 細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0058] 實(shí)施例一，一種基于DNA動(dòng)態(tài)編碼的彩色圖像加密方法，包括以下步驟：
[0059] 步驟1.輸入大小為MXN的8位彩色圖像P1，分離彩色圖像RGB三基色分量， 得到分量矩陣Pi_R MN、Pi_GMN、Pi_BMN，每個(gè)分量矩陣的大小均為MXN，將分量矩陣Pi_R MN、Pi_ GMN、Pi_BMN按行排序得到大小為MX 3N的明文灰度圖像P 2;
[0060] 步驟2.利用SHA256函數(shù)對(duì)明文彩色圖像？1進(jìn)行計(jì)算，得到一組256位哈希值， 作為圖像密鑰Key，將該256位圖像密鑰Key換算為32個(gè)十進(jìn)制，平均分為四組，分別用來(lái) 計(jì)算置亂過(guò)程和擴(kuò)散過(guò)程中所用CML混沌系統(tǒng)的初始狀態(tài)值和參數(shù)；
[0061] 步驟3.將步驟2中得到的用來(lái)計(jì)算置亂過(guò)程中的CML混沌系統(tǒng)初始狀態(tài)值和參 數(shù)帶入CML混沌系統(tǒng)中進(jìn)行迭代，累計(jì)得到大小為MX 3N的狀態(tài)值矩陣Wl，將狀態(tài)值矩陣 Wl按行排序，得到大小為MX 3N的置亂矩陣K ;
[0062] 步驟4.將步驟2中得到的用來(lái)計(jì)算擴(kuò)散過(guò)程中的CML混沌系統(tǒng)初始狀態(tài)值和參 數(shù)帶入CML混沌系統(tǒng)中進(jìn)行迭代，累計(jì)得到大小為MX 3N的狀態(tài)值矩陣W2,將狀態(tài)值矩陣 W2中每行以8個(gè)狀態(tài)值為一組，分別對(duì)每個(gè)狀態(tài)值建立索引值；
[0063] 步驟5.將步驟4中狀態(tài)值矩陣W2轉(zhuǎn)化為整數(shù)矩陣Y，將矩陣Y按步驟4中的索引 值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的DNA矩陣；
[0064] 步驟6.利用置亂矩陣K的第i行對(duì)明文灰度圖像P2的第i行進(jìn)行置亂， I ^ i ^ M ；
[0065] 步驟7.將明文灰度圖像匕中已完成置亂的第i行像素按照步驟4中得到的索引 值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的DNA序列，并對(duì)DNA序列進(jìn)行擴(kuò)散操作；
[0066] 步驟8.令i = i+Ι，重復(fù)步驟6和步驟7,直到明文灰度圖像匕中的每一行像素 都完成DNA加密；
[0067] 步驟9.將加密過(guò)后的DNA矩陣解碼為大小為MX 24N的二進(jìn)制矩陣Q1，對(duì)矩陣Ql 進(jìn)行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換操作，得到大小為MX 3N的十進(jìn)制密文矩陣Q2,將密文矩陣Q2平均分為3 個(gè)大小為MXN的矩陣P3_RMN、P3_GMN、P 3_BMN，將三個(gè)矩陣合并重組，得到大小為MXN的彩色 密文圖像P3，即得到加密圖像。
[0068] 實(shí)施例二：參見(jiàn)圖1所示，與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于：所述步驟2具體 包含如下內(nèi)容：
[0069] 步驟2. 1.采用LTS映射作為CML混沌系統(tǒng)子模型的局部映射，LTS映射定義為：
[0070]
，通過(guò)CML混沌系統(tǒng)來(lái)生 成混沌序列，具體表達(dá)式如下：
[0072] 其中，
式中，η = 1，2,…，η為時(shí)間索引或狀態(tài) 索引，i，j，k為映像格子的位置索引，<為CML模型中第i個(gè)格子在時(shí)空η的狀態(tài)值，且 (Κ <,<1，1彡j彡L，1彡k彡L，i = 1，2,. . .，L，L為CML混沌系統(tǒng)中的耦合映像格子數(shù)， P，q，ε e [0, 1]，n e [0, 1]為 CML 模型的參數(shù)值；
[0073] 步驟2. 2.利用SHA256函數(shù)對(duì)明文彩色圖像？1進(jìn)行計(jì)算，得到一組256位 的哈希值，作為圖像密鑰，然后將256位的哈希值換算為32個(gè)十進(jìn)制數(shù)，并將其定義 為 Ic1, k2,. . .，k32，將 Ic1, k2,. . .，k32平均分為四組，分別用 k D k2,. . .，ks，k9, k1Q,. . .，k16， km k18，· · ·，k24，k25, k26，· · ·，k32表不；
[0074] 步驟2. 3.利用Ic1, k2, . . .，kjP k 9, k1()，. . .，k16通過(guò)計(jì)算公式計(jì)算用于 置亂過(guò)程中的CML混純系統(tǒng)的8個(gè)初始狀態(tài)值：*(:和8個(gè)參數(shù)值r 1，計(jì)算公式為
，其中，4為鍋合映像格子的狀態(tài)值，且〇 r1為L(zhǎng)TS 映射的控制參數(shù)，且〇 < 4 ;
[0075] 步驟 2. 4.利用 k17, kls, · · ·，k24和 k 25, k26, · · ·，k32通過(guò)公式計(jì)算用 于擴(kuò)散過(guò)程中的CML混沌系統(tǒng)的8個(gè)初始狀態(tài)值4和8個(gè)參數(shù)值r1，公式為
[0076] 優(yōu)選的，所述步驟3具體包含如下內(nèi)容：
[0077] 步驟3. 1.將步驟2. 3中得到的用于置亂過(guò)程中的CML混沌系統(tǒng)的8個(gè)狀態(tài)值4 和8個(gè)參數(shù)值r1帶入步驟2. 1中迭代
：，其中，
[0078]
舍棄前N。個(gè)數(shù)值，累計(jì)得到大 小為MX3N的狀態(tài)值矩陣Wl，floor(x)表示不超過(guò)X的最大整數(shù)，L為CML混沌系統(tǒng)中的 耦合映像格子數(shù)；
[0079] 步驟3. 2.將狀態(tài)值矩陣Wl按照公式[ignore, K] = sort (W1, 2)按行排序，得到 大小為MX3N的置亂矩陣K，其中，sort (W1，2)表示將矩陣Wl中每一行的元素按照從小到 大的順序進(jìn)行排列，ignore表示經(jīng)過(guò)排列之后的矩陣，K表示的是經(jīng)過(guò)排序后的元素在原 數(shù)組中對(duì)應(yīng)的位置索引矩陣。
[0080] 優(yōu)選的，所述步驟4具體包含如下步驟：
[0081] 步驟4. 1.將步驟2. 4中得到的用于擴(kuò)散過(guò)程中的CML混沌系統(tǒng)的8個(gè)狀態(tài)值弋 和8個(gè)參數(shù)值r1帶入步驟2. 1中迭代
[0082]
舍棄前N。個(gè)數(shù)值，累計(jì)得到大 小為MX 3N的狀態(tài)值矩陣W2, floor (X)表示不超過(guò)X的最大整數(shù)，L表示CML混沌系統(tǒng)中 的映像格子數(shù)；
[0083] 步驟4. 2.對(duì)狀態(tài)值矩陣W2每行以8個(gè)狀態(tài)值為一組，通過(guò)公式
分別對(duì)每組狀態(tài)值建立索引，對(duì)狀態(tài)值矩陣W2 中的每一個(gè)元素都有一個(gè)唯一的索引值與其相對(duì)應(yīng)，通過(guò)Ind(i，j)表示矩陣W2中第i行 第j列對(duì)應(yīng)的索引值，且I < i < M，I < j < 3N，其中，sort (X，' descend'）表示將X中 的元素按照降序進(jìn)行排列，X為由8個(gè)狀態(tài)值構(gòu)成的數(shù)組，ignore表示經(jīng)過(guò)排列之后的矩 陣，Indl表示的是經(jīng)過(guò)排序后的元素在原數(shù)組中對(duì)應(yīng)的位置索引矩陣，Sort(Indl)表示將 Indl中的元素按照從小到大的順序進(jìn)行排序，Ind表示對(duì)Indl排序后，其元素在原Indl中 的位置索引矩陣。
[0085] 優(yōu)選的，所述步驟5包含如下內(nèi)容：
[0086] 步驟5. L將狀態(tài)值矩陣W2按照公式
[0087] Y(i，j) =mod((W2(i，j)-floor(W2(i，j)))*10~8,256)轉(zhuǎn)化為整數(shù)矩陣 Y，其中，
[0088] mod (a, b)表示a對(duì)b的取模運(yùn)算；floor (X)表示不超過(guò)X的最大整數(shù)；Y (i, j)表 示得到的整數(shù)矩陣Y的第i行第j列的元素值，其中1彡i彡M，1彡j彡3N ;
[0089] 步驟5. 2.定義DNA運(yùn)算規(guī)則，在加密方法中直接使用DNA編碼值進(jìn)行數(shù)學(xué)或邏輯 運(yùn)算；
[0090] 步驟5. 3.將整數(shù)矩陣Y中的每個(gè)元素按照步驟4中對(duì)應(yīng)的索引值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 DNA矩陣，對(duì)于任意的Y (i，j)按照第Ind (i，j)種編碼方案轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的DNA序列，將DNA 序列的第r個(gè)元素記為DNAr(Y(i，j))，其中，r = 1，2,3,4，1彡i彡M，1彡j彡3N。
[0091] 優(yōu)選的，所述步驟7具體包含如下內(nèi)容：
[0092] 步驟7. 1.對(duì)明文灰度圖像P2中已完成置亂的第i行元素
[0093] P2(i，1)，P2(i，2)，P2(i，3)，· · ·，P2(i，3N)分別按照步驟4中得到的第i行的索引 值
[0094] Ind(i, 1)，Ind(i, 2)，Ind(i, 3)，· · ·，Ind(i, 3N)進(jìn)行 DNA 編碼，對(duì)任意的 P2(i, j) 按照第Ind (i，j)種編碼方案轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的DNA序列，并且將DNA序列的第r個(gè)元素記為 DNAr(P2(i，j))，其中，r = 1，2,3,4，1 彡 i 彡M，1 彡 j 彡 3N;
[0095] 步驟7. 2.將得到的第i行中像素點(diǎn)的DNA序列通過(guò)公式
[0096] = + DAMr (K(i%./州
[0097] RrP2(i，j)表示加密過(guò)后的DNA編碼值，R