一种基于离散分数阶混沌系统和DNA序列运算的新型彩色图像加密算法

2020年第21卷第6期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2020年第21卷第6期 doi: 10.1631/FITEE.1900709

一种基于离散分数阶混沌系统和DNA序列运算的新型彩色图像加密算法

1合肥工业大学电气与自动化工程学院，中国合肥市，230009; 2华南农业大学数学与信息学院，中国广州市，510642; 3波尔图大学工程学院，葡萄牙波尔图市，4200-465; 4波尔图理工学院电气工程系，葡萄牙波尔图市，4249-015; 5安徽大学数学科学学院，中国合肥市，230601

收稿日期： 2019-12-18 录用日期： 2020-06-12 发布日期： 2020-06-12

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摘要

提出一种基于动态DNA编码和混沌的新型彩色图像加密算法。将一个三神经元分数阶离散Hopfield神经网络作为伪随机混沌序列发生器。其初值由外部输入的五位密钥以及明文图像的哈希值计算得来。外部密钥包含分数阶离散Hopfield神经网络的离散步长和阶次。哈希值由SHA-2函数计算得到。在保证较大密钥空间的同时，提高了算法对明文图像的敏感性。在此基础上，提出一种新型三维投影置乱方法，置乱图像红、绿、蓝信号通道中像素位置。DNA编码以及扩散被用于扩散图像信息。使用离散分数阶Hopfield神经网络生成的伪随机数序列确定每个像素的编码规则，用以保证编码方式的多样性。最后，运用置乱II和XOR提升算法的安全性。实验结果和安全性分析表明，该算法具有较好安全性，能够抵御多种典型攻击。

关键词

分数阶离散系统 ; 神经网络 ; DNA加密 ; 彩色图像加密