python DNA混沌加密图像

DNA混沌加密是一种基于混沌理论的加密方式，可以将图像等数据进行加密保护。下面是一个使用Python实现的DNA混沌加密图像的例子：

1. 首先，我们需要导入所需的库：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

2. 然后，我们定义一些常量和函数：

# 混沌参数
a = 1.9999
b = 0.0001
c = 0.0001
d = 3.9999

# 初始值
x0 = 0.1
y0 = 0.2
z0 = 0.3

# 混沌函数
def chaotic(x, y, z):
    x_next = np.sin(y * b) + c * np.sin(x * b)
    y_next = np.sin(z * a) + d * np.sin(y * a)
    z_next = np.sin(x * c) + b * np.sin(z * c)
    return x_next, y_next, z_next

# DNA加密表
dna_table = {
    '00': 'A',
    '01': 'T',
    '10': 'C',
    '11': 'G'
}

# 将十进制数转换成二进制字符串，长度为8
def dec2bin(dec):
    return '{:08b}'.format(dec)

# 将二进制字符串转换成十进制数
def bin2dec(bin):
    return int(bin, 2)

3. 接下来，我们读取图像文件并将其转换为灰度图像：

# 读取图像
img = plt.imread('lena.png')

# 转换为灰度图像
gray_img = np.dot(img[...,:3], [0.299, 0.587, 0.114])

4. 然后，我们将灰度图像转换为二进制字符串，并将其按照8位一组分组：

# 将灰度图像转换为二进制字符串
bin_str = ''.join([dec2bin(int(x)) for x in gray_img.flatten()])

# 将二进制字符串按照8位一组分组
bin_groups = [bin_str[i:i+8] for i in range(0, len(bin_str), 8)]

5. 接下来，我们使用混沌函数生成密钥：

# 生成密钥
x, y, z = x0, y0, z0
key = ''
for i in range(len(bin_groups)):
    x, y, z = chaotic(x, y, z)
    if x >= 0:
        key += '0'
    else:
        key += '1'

6. 然后，我们使用密钥对每一组二进制数据进行加密：

# 加密
encrypted_bin_groups = []
for i in range(len(bin_groups)):
    encrypted_bin = ''
    for j in range(8):
        if bin_groups[i][j] == key[i]:
            encrypted_bin += '0'
        else:
            encrypted_bin += '1'
    encrypted_bin_groups.append(encrypted_bin)

7. 最后，我们将加密后的二进制数据转换为DNA序列，并将其转换为图像：

# 将加密后的二进制数据转换为DNA序列
dna_str = ''
for bin in encrypted_bin_groups:
    dna_str += dna_table[bin[:2]] + dna_table[bin[2:]]

# 将DNA序列转换为图像
dna_img = np.zeros_like(gray_img)
for i in range(dna_img.shape[0]):
    for j in range(dna_img.shape[1]):
        index = i * dna_img.shape[1] + j
        dna_img[i,j] = bin2dec(''.join([dec2bin(ord(x)) for x in dna_str[index*3:index*3+3]]))

# 显示原始图像和加密后的图像
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.imshow(gray_img, cmap='gray')
plt.title('Original Image')
plt.axis('off')
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.imshow(dna_img, cmap='gray')
plt.title('Encrypted Image')
plt.axis('off')
plt.show()

这样就完成了DNA混沌加密图像的过程。注意，由于加密过程是基于混沌理论的，因此每次加密生成的密钥都是不同的，同一张图像加密多次得到的结果也会不同。