题目：基于混沌理论和DNA序列编码的图像加密算法研究

信息技术与全球互联网技术的快速发展，不断地改变着人们的生产生活方式，人们可以通过互联网高效快速地传递大量信息。网络系统的开放式互联以及网络协议本身的缺陷，使得人们在享受网络时代便捷性的同时也不得不重视其安全性。多媒体信息是网络传输大量信息的主要方式之一，其中图像信息的安全性也日益受到关注。图像信息在多领域广泛应用，在传输前用有效的加密手段对图像进行加密是保证其传输安全的主要方式之一，这也促使着对图像加密技术的不断创新与提高。对图像加密技术的深入研究，探讨设计并应用高效安全的图像加密算法对图像加密技术的发展具有积极重要的意义。

本文简要论述了混沌理论基础知识，列举了常见的混沌系统模型及微分方程实现。介绍了DNA计算和DNA密码学的加密方法。提出了基于DNA编码和超混沌理论的真彩图加密算法。本文主要研究工作与创新点分以下几个方面：

1）本文先陈述了目前的研究热点DNA计算相关知识，将相关的DNA编码应用到图像加密中，以超混沌系统的数学计算复杂性为加密算法安全性的基础。为提高算法的抗差分攻击能力，介绍了提取辅助参数的新方法，并在应用中验证其有效性，提出了DNA序列编码分别与超混沌系统、多混沌系统结合加密真彩图的算法。

2）提出了从DNA序列的碱基信息中获取辅助参数新方法。一种是将真彩图的RGB各分量一起置乱后编码，提取三个DNA编码矩阵相互间的汉明距作为决定加密模板DNA编码方式的辅助参数；另一种是用混沌系统生成的伪随机序列将真彩图随机编码为DNA序列，提取DNA序列中的碱基比作为改变另一超混沌系统初始参数的辅助参数。两种方法都是从代表原始图像信息的DNA序列中提取参数，是提高算法抗差分攻击能力的关键因素。

3）提出了对DNA序列的编码和操作后与Lorenz系统生成的四个混沌序列结合加密真彩图的算法。算法中用Lorenz映射的四个伪随机序列中的两列作为图像像素置乱的排序索引，将另两列DNA序列编码后，作为与置乱后图像执行DNA加操作的模板，实现了真彩图像像素点的置乱与扩散两个过程。用一个混沌系统映射完成置乱与扩散的两步操作，将DNA编码步骤与混沌序列对真彩图的操作步骤相互结合，提高算法的安全性。

4）提出DNA序列的随机编码与多个混沌系统映射的伪随机序列结合的方法来加密真彩图像。本算法中，原始图像和加密模板的编码、编码后DNA操作的选择和将DNA序列解码为像素灰度值三个阶段都用Logistic系统生成的混沌序列控制选择DNA编码方案，增强了加密算法的可靠性，加密模板的生成用四维Chen混沌系统，使密钥空间进一步增大，密钥敏感性增强。

本文的上述创新之处在加密算法中得到应用，并进行了仿真实验，对比分析了新算法的安全性，从各个评价指标的对比结果证明了本文中提出的算法的优越性。文章最后对全文工作做出总结并展望图像加密领域今后的研究热点与发展趋势。