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基于光混沌的DNA图像加密系统   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-11-09
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-03-19
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-06-10
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-11-09
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202011238066.6 申请日 2020-11-09
公开/公告号 CN112436933B 公开/公告日 2022-06-10
授权日 2022-06-10 预估到期日 2040-11-09
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 H04L9/00H04L9/40H04L9/08G06F21/60G06T7/90 主分类号 H04L9/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2020.09.10CN 105681622 A,2016.06.15CN 110430036 A,2019.11.08CN 106778304 A,2017.05.31CN 105701755 A,2016.06.22吴迪等.基于分数傅里叶变换与数字全息的彩色图像加密《.激光杂志》.2016,(第04期),;
引用专利 US2020287704A 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 李齐良、董文龙、唐艺文、胡淼、曾然 第一发明人 李齐良
地址 浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街1158号 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
浙江千克知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
周希良
摘要
本发明属于光信息技术领域,具体涉及基于光混沌的DNA图像加密系统。包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密钥生成器、第二密钥生成器、第三密钥生成器、第四密钥生成器、第五密钥生成器、第六密钥生成器、第一反射镜和第一分束器。本发明利用混沌原理,在加密端和解密端生成密钥,使彩色图像的三个分量的密钥由同一个激光器控制的三个从激光器分别产生,并通过DNA加密操作与彩色图像三个分量进行运算,进而对彩色图像进行加密。本发明具有节约成本、加密速度快、功耗低和保密性强的特点。
  • 摘要附图
    基于光混沌的DNA图像加密系统
  • 说明书附图:图1
    基于光混沌的DNA图像加密系统
  • 说明书附图:图2
    基于光混沌的DNA图像加密系统
  • 说明书附图:图3
    基于光混沌的DNA图像加密系统
  • 说明书附图:图4
    基于光混沌的DNA图像加密系统
  • 说明书附图:图5
    基于光混沌的DNA图像加密系统
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-06-10 授权
2 2021-03-19 实质审查的生效 IPC(主分类): H04L 9/00 专利申请号: 202011238066.6 申请日: 2020.11.09
3 2021-03-02 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.基于光混沌的DNA图像加密系统,其特征在于,包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密钥生成器、第二密钥生成器、第三密钥生成器、第四密钥生成器、第五密钥生成器、第六密钥生成器、第一反射镜和第一分束器;所述第一反射镜、第一激光器和第一分束器依次连接;所述第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器均与第一分束器连接;所述第一密钥生成器与第二激光器连接;所述第二密钥生成器与第三激光器连接;所述第三密钥生成器与第四激光器连接;所述第四密钥生成器与第五激光器连接;所述第五密钥生成器与第六激光器连接;所述第六密钥生成器与第七激光器连接;
所述第二激光器与第五激光器的器件参数相同;所述第三激光器与第六激光器的器件参数相同;所述第四激光器与第七激光器的器件参数相同;
所述第一密钥生成器用于对彩色图像的R分量灰度图像进行DNA加密运算;所述第四密钥生成器用于对加密的R分量灰度图像进行DNA解密运算;
所述第二密钥生成器用于对彩色图像的G分量灰度图像进行DNA加密运算;所述第五密钥生成器用于对加密的G分量灰度图像进行DNA解密运算;
所述第三密钥生成器用于对彩色图像的B分量灰度图像进行DNA加密运算;所述第六密钥生成器用于对加密的B分量灰度图像进行DNA解密运算。

2.根据权利要求1所述的基于光混沌的DNA图像加密系统,其特征在于,所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器的耦合系数均为0.5。

3.根据权利要求1‑2任一项所述的基于光混沌的DNA图像加密系统,其特征在于,所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器产生的信号波长范围均为1500nm‑1550nm。

4.根据权利要求1‑2任一项所述的基于光混沌的DNA图像加密系统,其特征在于,所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器产生的功率均为10mW。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于光信息技术领域,具体涉及基于光混沌的DNA图像加密系统。

背景技术

[0002] 混沌是近几十年发展起来的一门科学,由于混沌系统既具有类似噪声的伪随机信号的特性,又对干扰具有鲁棒性的特点,因此混沌在保密通信、图像加密以及信号检测等方面都有着广阔的前景。实现混沌图像加密的关键是混沌密钥的生成,混沌密钥的复杂度会直接影响数字图像的加密性能。利用光器件实现混沌图像加密,具有成本低、密钥空间大、性能稳定、保密性强等特点。
[0003] 目前,传统加密算法的加密思想是将明文信息看作一维的二进制流来进行加密操作,这样做虽然具有一定的优势,但没有考虑到数字图像所具有的特征,直接利用传统加密系统对数字图像进行加密处理,加密效率非常低,而且加密的安全性也不是很理想。因此,设计一种基于光混沌的图像加密系统就显得十分必要。
[0004] 例如,申请号为CN201810402215.4的中国发明专利所述的一种基于迂回柱面衍射与压缩感知的光学图像加密方法。该方法对经典的先压缩感知后双随机相位编码加密技术进行简单的改进,使用柱面相位板代替平面相位板,两次反射接力柱面衍射代替两次连续接力平面衍射。虽然利用两次反射接力柱面衍射过程和逆向过程的非对称性,能极大地提高该加密方法的安全性,特别是可以有效抵抗已知明文攻击、唯密文攻击和相位恢复攻击,而且秘钥个数多且敏感性强,秘钥空间大,安全性好,但是其缺点在于无法在加密端和解密端生成密钥,通过可逆的DNA加解密操作,对彩色图像进行加密,在整体加密方法系统上,保密性有所欠缺。

发明内容

[0005] 本发明是为了克服现有技术中,传统加密系统对数字图像进行加密处理,加密效率非常低,而且加密的安全性也不是很理想的问题,提供了一种节约成本、加密速度快、功耗低和保密性强的基于光混沌的DNA图像加密系统。
[0006] 为了达到上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 基于光混沌的DNA图像加密系统,包括第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器、第七激光器、第一密钥生成器、第二密钥生成器、第三密钥生成器、第四密钥生成器、第五密钥生成器、第六密钥生成器、第一反射镜和第一分束器;所述第一反射镜、第一激光器和第一分束器依次连接;所述第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器均与第一分束器连接;所述第一密钥生成器与第二激光器连接;所述第二密钥生成器与第三激光器连接;所述第三密钥生成器与第四激光器连接;所述第四密钥生成器与第五激光器连接;所述第五密钥生成器与第六激光器连接;所述第六密钥生成器与第七激光器连接。
[0008] 作为优选,所述第二激光器与第五激光器的器件参数相同;所述第三激光器与第六激光器的器件参数相同;所述第四激光器与第七激光器的器件参数相同。
[0009] 作为优选,所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器的耦合系数均为0.5。
[0010] 作为优选,所述第一密钥生成器用于对彩色图像的R分量灰度图像进行 DNA加密运算;所述第四密钥生成器用于对加密的R分量灰度图像进行DNA解密运算。
[0011] 作为优选,所述第二密钥生成器用于对彩色图像的G分量灰度图像进行 DNA加密运算;所述第五密钥生成器用于对加密的G分量灰度图像进行DNA解密运算。
[0012] 作为优选,所述第三密钥生成器用于对彩色图像的B分量灰度图像进行 DNA加密运算;所述第六密钥生成器用于对加密的B分量灰度图像进行DNA解密运算。
[0013] 作为优选,所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器产生的信号波长范围均为 1500nm‑1550nm。
[0014] 作为优选,所述第一激光器、第二激光器、第三激光器、第四激光器、第五激光器、第六激光器和第七激光器产生的功率均为10mW。
[0015] 本发明与现有技术相比,有益效果是:(1)本发明利用混沌原理,在加密端和解密端生成密钥,通过可逆的DNA加解密操作,对彩色图像进行加密,增加了系统的保密性,假使加密图像在传输过程中被截获,如果没有数字密钥,就无法获取原图像;(2)本发明为多通道彩色图像加密系统,能够抵抗多种针对加密图像的攻击,具有很好的保密性能;(3)本发明与以往光混沌图像加密系统不同的是,彩色图像三个分量的密钥由同一个激光器控制的三个从激光器分别产生,并通过DNA加密操作与彩色图像三个分量进行运算,进而对彩色图像进行加密。

实施方案

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
[0022] 实施例1:
[0023] 如图1所示的基于光混沌的DNA图像加密系统包括第一激光器1‑1、第二激光器1‑2、第三激光器1‑3、第四激光器1‑4、第五激光器1‑5、第六激光器 1‑6、第七激光器1‑7、第一密钥生成器2‑1、第二密钥生成器2‑2、第三密钥生成器2‑3、第四密钥生成器2‑4、第五密钥生成器2‑5、第六密钥生成器2‑6、第一分束器3‑1和第一反射镜4‑1。
[0024] 具体的,第一反射镜4‑1的a1端口与第一激光器1‑1的b1端口相连接,第一激光器1‑1的b2端口与第一分束器3‑1的c1端口相连接,第一分束器 3‑1的c2端口与第二激光器1‑
2的d1端口相连接,第二激光器1‑2的d2端口与第一密钥生成器2‑1的e1端口相连接,第一分束器3‑1的c3端口与第三激光器1‑3的f1端口相连接,第三激光器1‑3的f2端口与第二密钥生成器 2‑2的g1端口相连接,第一分束器3‑1的c4端口与第四激光器1‑4的h1端口相连接,第四激光器1‑4的h2端口与第三密钥生成器2‑3的i1端口相连接,第一分束器3‑1的c5端口与第五激光器1‑5的j1端口相连接,第五激光器 1‑5的j2端口与第四密钥生成器2‑4的k1端口相连接,第一分束器3‑1的c6 端口与第六激光器2‑6的l1端口相连接,第六激光器2‑6的l2端口与第五密钥生成器2‑5的m1端口相连接,第一分束器3‑1的c2端口与第七激光器1‑7 的n1端口相连接,第七激光器1‑7的n2端口与第六密钥生成器2‑6的o1端口相连接。
[0025] 进一步的,所述第一密钥生成器2‑1用于对彩色图像的R分量灰度图像进行DNA加密运算;所述第四密钥生成器2‑4用于对加密的R分量灰度图像进行 DNA解密运算。
[0026] 进一步的,所述第二密钥生成器2‑2用于对彩色图像的G分量灰度图像进行DNA加密运算;所述第五密钥生成器2‑5用于对加密的G分量灰度图像进行 DNA解密运算。
[0027] 进一步的,所述第三密钥生成器2‑3用于对彩色图像的B分量灰度图像进行DNA加密运算;所述第六密钥生成器2‑6用于对加密的B分量灰度图像进行 DNA解密运算。
[0028] 进一步的,为了确保加密和解密效果,所述第二激光器1‑2与第五激光器 1‑5的器件参数相同;所述第三激光器1‑3与第六激光器1‑6的器件参数相同;所述第四激光器1‑4与第七激光器1‑7的器件参数相同。其中,第二激光器 1‑2和第五激光器1‑5分别为彩色图像的R分量灰度图像的加密端和解密端;第三激光器1‑3与第六激光器1‑6分别为彩色图像的G分量灰度图像的加密端和解密端;第四激光器1‑4与第七激光器1‑7分别为彩色图像的B分量灰度图像的加密端和解密端。
[0029] 进一步的,所述第一激光器1‑1、第二激光器1‑2、第三激光器1‑3、第四激光器1‑4、第五激光器1‑5、第六激光器1‑6和第七激光器1‑7的耦合系数均为0.5。
[0030] 进一步的,所述第一激光器1‑1、第二激光器1‑2、第三激光器1‑3、第四激光器1‑4、第五激光器1‑5、第六激光器1‑6和第七激光器1‑7产生的信号波长范围均为1500nm‑1550nm。
[0031] 进一步的,所述第一激光器1‑1、第二激光器1‑2、第三激光器1‑3、第四激光器1‑4、第五激光器1‑5、第六激光器1‑6和第七激光器1‑7产生的功率均为10mW。
[0032] 以图1至图5为例,本发明的工作实现方式如下:
[0033] S1,由第一激光器1‑1产生光信号,经过第一反射镜4‑1反射后与原始光信号一同进入 第一分束器3‑1,并依次同时驱动第二激光器1‑2、第三激光器 1‑3、第四激光器1‑4、第五激光器1‑5、第六激光器1‑6和第七激光器1‑7 进行同步;
[0034] S2,完成同步后的第二激光器1‑2、第三激光器1‑3、第四激光器1‑4、第五激光器1‑5、第六激光器1‑6和第七激光器1‑7,在接收到第一分束器3‑1 的光信号后,输出更加复杂的混沌光信号,并进入对应连接的密钥生成器将所述混沌光信号转化为数字密钥;
[0035] S3,通过得到的数字密钥与输入的原始彩色图像(图2)RGB各分量的灰度值序列,分别进行DNA加密操作,对彩色图像进行加密,彩色图像加密后的 RGB各分量灰度值序列如图3所示;
[0036] S4,彩色图像加密后的RGB各分量在经过传输后,与数字密钥进行DNA 解密操作,对彩色图像RGB各分量进行恢复,彩色图像解密后的RGB各分量灰度值序列如图4所示;
[0037] S5,最后通过对恢复后的彩色图像RGB各分量进行组合,得到解密后的彩色图像,即原始彩色图像,如图5所示。
[0038] 本发明利用混沌原理,在加密端和解密端生成密钥,通过可逆的DNA加解密操作,对彩色图像进行加密,增加了系统的保密性,假使加密图像在传输过程中被截获,如果没有数字密钥,就无法获取原图像;本发明为多通道彩色图像加密系统,能够抵抗多种针对加密图像的攻击,具有很好的保密性能;本发明与以往光混沌图像加密系统不同的是,彩色图像三个分量的密钥由同一个激光器控制的三个从激光器分别产生,并通过DNA加密操作与彩色图像三个分量进行运算,进而对彩色图像进行加密。
[0039] 以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。

附图说明

[0016] 图1为本发明基于光混沌的DNA图像加密系统的一种结构示意图;
[0017] 图2为图1中输入的原始彩色图像;
[0018] 图3为图1中原始彩色图像加密后图像的RGB各分量以及对应的灰度直方图;
[0019] 图4为图1中解密后图像的RGB各分量以及对应的灰度直方图;
[0020] 图5为图1中输出的解密彩色图像。
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