结合DNA编码的快速混沌图像加密算法

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2021.10.004

东北大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 1391-1399.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2021.10.004

结合DNA编码的快速混沌图像加密算法

周红亮，刘洪娟

(东北大学软件学院，辽宁沈阳110169)

修回日期:2020-02-07 接受日期:2020-02-07 发布日期:2021-10-22
通讯作者: 周红亮
作者简介:周红亮(1994-)，男，吉林汪清人，东北大学硕士研究生.
基金资助:
国家自然科学基金青年基金资助项目(62902057); 辽宁省自然科学基金资助项目(2020-MS-083); 辽宁省博士科研启动基金资助项目(2019-BS-084).

Fast Chaotic Image Encryption Algorithm Combined with DNA Encoding

ZHOU Hong-liang， LIU Hong-juan

School of Software， Northeastern University， Shenyang 110169， China.

Revised:2020-02-07 Accepted:2020-02-07 Published:2021-10-22
Contact: ZHOU Hong-liang
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 针对现有图像加密算法的加密、解密速度问题，提出了一种与DNA编码相结合的快速图像加密算法，采用新4维混沌系统产生的混沌序列作为索引序列，指明置乱过程中要交换的具体位置.对置乱后的图像进行DNA编码，采用规则1的DNA加法法则和DNA异或法则完成扩散过程后，再用不同的规则进行DNA解码，从而完成二次加密.实验结果表明:本文提出的方法在保证图像加密系统安全的同时，减少了置乱过程中循环遍历的次数，从而提升了加密和解密的速度.

关键词: 图像加密;DNA编码;置乱;扩散;混沌系统

Abstract: Aiming at the speed of encryption and decryption of existing image encryption algorithms， a fast image encryption algorithm combined with DNA encoding is proposed using the chaotic sequence generated by the new 4-D chaotic system as the index sequence to indicate the specific position to be exchanged during the permutation process. DNA encoding is performed on the permuted image， and the diffusion process is completed by the DNA addition and DNA XOR of rule 1， then different rules are used for DNA decoding to complete the secondary encryption.The experimental results show that the proposed method reduces the number of loop traversals of permutation process while ensuring the security of the image encryption system， thereby increasing the speed of encryption and decryption.

Key words: image encryption; DNA encoding; permutation; diffuse; chaotic system

中图分类号:

TP391.9

周红亮，刘洪娟. 结合DNA编码的快速混沌图像加密算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(10): 1391-1399.

ZHOU Hong-liang， LIU Hong-juan. Fast Chaotic Image Encryption Algorithm Combined with DNA Encoding[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2021, 42(10): 1391-1399.

参考文献

[1]Liu H J，Zhu Z L，Yu H，et al.Modified projective synchronization between different fractional-order systems based on open-plus-closed-loop control andits application in image encryption［J］.Mathematical Problems in Engineering，2014，2014:1-10.
[2]Maity S P，Kundu M K.Perceptually adaptive spread transform image water marking scheme using Hadamard transform［J］.Information Sciences，2011，181:450-465.
[3]Niu Z F，Zheng M W，Zhang Y P，et al.A new asymmetrical encryption algorithm based on semi-tensor compressed sensing in WBANs［J］.IEEE Internet of Things Journal，2020，7(1):734-750.
[4]Rehman A U，Liao X F，Ashraf R，et al.A color image encryption technique using exclusive-OR with DNA complementary rules based on chaos theory and SHA-2［J］.Optik，2018，159:348-367.
[5]Wang Y，Quan C，Tay C J.Optical color image encryption without information disclosure using phase-truncated Fresnel transform and a random amplitude mask［J］.Optics Communications，2015，334(1):147-155.
[6]Liu H，Wang X.Color image encryption based on one-time keys and robust chaotic maps［J］.Computers and Mathematics with Applications，2010，59(10):3320-3327.
[7]Li H F，Li C D，Ouyang D Q.Impulsive synchronization of unbounded delayed inertial neural networks with actuator saturation and sampled-data control and its application to image encryption［J］.IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems，2020，99:1-14.
[8]Wu X，Wang K，Wang X，et al.Color image DNA encryption using NCA map-based CML and one-time keys［J］.Signal Processing，2018，148:272-287.
[9]Wu J，Liao X，Yang B.Image encryption using 2D Hénon-sine map and DNA approach［J］.Signal Processing，2018，153:11-23.
[10]Wang X Y，Li Y P.Chaotic image encryption algorithm based on hybrid multi-objective particle swarm optimization and DNA sequence［J］.Optics and Lasers in Engineering，2021，137，106393.
[11]Sambas A，Vaidyanathan S.A new 4-D chaotic system with self-excited two-wing attractor，its dynamical analysis and circuit realization［J］.Journal of Physics:Conference Series，2019，1179，012084.
[12]张勇.数字图像密码算法详解——基于C，C#与MATLAB［M］.北京:清华大学出版社，2019.(Zhang Yong.Detailed explanation of digital image encryption algorithm based on C，C# and MATLAB［M］.Beijing:Tsinghua University Press，2019.)
[13]Adleman L.Molecular computation of solution of combinatorial problems［J］.Science，1994，266(5187):11021-11025.
[14]Abdurahman K.Image encryption using DNA complementary rule and chaotic maps［J］.Applied Soft Computing，2012，12(5):1457-1466.(上接第1390页)3结论1) 与电极结构无关，较大的电场强度易于分散相液滴的聚结.2) 相比针型和环型电极产生的非均匀电场，平行极板产生的均匀电场能够较好实现液滴的聚结成链，液滴数量越多产生的链形越宽.3) 针型和环型电极在低液滴数下也能形成液链结构，电场较弱区域的液链宽度小于电场强度较大区域的链宽.

[1]	李稷，徐安军. 炼钢车间多天车动态调度仿真方案[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(12): 1699-1707.
[2]	张丽杰，刘建昌，谭树彬. 复杂建筑火灾中的人员疏散路径多目标规划[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(6): 761-766.
[3]	曲兴田，张昆，王学旭，王宏一. 基于混合循环算法的复杂装配体装配序列智能规划[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(12): 1767-1772.
[4]	张丽杰，刘建昌，谭树彬. 基于背景场的粒子群优化多出口疏散策略[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(9): 1222-1227.
[5]	王海芳，李新庆，乔湘洋，祁超飞. 3-SPS/S踝关节并联康复机构控制系统仿真[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(3): 310-315.
[6]	陈星池，黄淑春，赵海，王晓漫. 基于极限学习机的中医脉象识别方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(9): 1226-1229.
[7]	张旭辉，夏毅敏，刘杰，谭青. 围压作用下TBM双刃中心滚刀破岩特性研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(6): 839-844.
[8]	马辉，武爽，曾劲，张文胜. 直裂纹悬臂梁系统阻尼特性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(4): 546-550.
[9]	崔婀娜，陈星池，赵海，李晗. 一种新的羽毛球拍挥拍轨迹识别方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(1): 27-31.
[10]	周淑文，陈庆明，孙大明. 基于EMB系统的整车ABS滑模变结构控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(7): 994-997.
[11]	马辉，曾劲，吴志渊，秦朝烨. 基于LS-DYNA模拟碰撞诱发的裂纹扩展[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(11): 1653-1657.
[12]	王超，王建辉，顾树生，张宇献. 基于优化支持向量机的带钢延伸量软测量研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(8): 1084-1088.
[13]	顾天奇，罗祖德，胡晨捷，林述温. 测量数据的曲线曲面拟合算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(3): 408-413.
[14]	杨丹，芦甜，郭文欣，王旭. 基于模拟退火粒子群算法的MIT图像重建方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(4): 531-537.
[15]	李娟莉，姜朔，谢嘉成，孙梦祯. 基于采煤机截割路径的动态三维地质模型构建方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(5): 706-712.

结合DNA编码的快速混沌图像加密算法

Fast Chaotic Image Encryption Algorithm Combined with DNA Encoding

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价