基于DNA算法的遥感图像加解密matlab仿真
1.程序功能描述
通过DNA算法对遥感图像进行加密和解密，分析加解密处理后图像的直方图，相关性，熵，解密后图像质量等。
2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022A版本运行
3.核心程序
%generate_chenstream(x0,y0,z0,w0);//产生密钥流
x0=0.07628261275522;
y0=0.77258554999421;
z0=0.14153066287988;
w0=0.53152627474363;
[lx,ly,lz,lw]=generate_chenstream_gen(x0,y0,z0,w0,KEY_STREAM_LENGTH,0);
load func\Scramble_matrix.mat
%dna_enc(img,img_dna,lx_rule);//对M*N的img进行DNA编码，输出为M*4N的img_dna，编码规则为rule
dat1 = dna_rules(imgs,lx(1),0);
%置乱
dat2 = dna_rules(R,ly(1),0);
%扩散
dat3 = dna_xor(dat1,dat2,lz(1));
%解码
dat_enc = dna_rules(dat3,lw(1),1);
dat_enc = uint8(dat_enc);
subplot(132);
imshow(dat_enc);
title(['加密图']);
save func\encode.mat dat_enc
% %计算熵
% disp('熵:');
% S1 = func_shang(imgs)
% S2 = func_shang(dat_enc)
% %相关性分析
% disp('相关性分析:');
% [R1,R2,R3]=func_xgx(imgs,Row,Col);
% [R1,R2,R3]
% [R1,R2,R3]=func_xgx(dat_enc,Row,Col);
% [R1,R2,R3]
load func\encode.mat
[Row,Col,k] = size(dat_enc);
KEY_STREAM_LENGTH = 4*Row*Col;
%generate_chenstream(x0,y0,z0,w0);//产生密钥流
x0=0.07628261275522;
y0=0.77258554999421;
z0=0.14153066287988;
w0=0.53152627474363;
[lx,ly,lz,lw]=generate_chenstream_gen(x0,y0,z0,w0,KEY_STREAM_LENGTH,1);
load func\Scramble_matrix.mat
%dna_enc(img,img_dna,lw_rule);
dat_dec1 = dna_rules(dat_enc,lw(1),0);
%inv_diffusion(img_dna);
dat_dec2 = dna_rules(R,ly(1),0);
%inv_permu_trans(img_dna,ly);
dat_dec3 = dna_xor(dat_dec1,dat_dec2,lz(1));
%dna_dec(img,img_dna,lx_rule);
dat_dec = dna_rules(dat_dec3,lx(1),1);
dat_dec = uint8(dat_dec);
subplot(133);
imshow(dat_dec);
dat_dec_=dat_dec;
title(['解密图']);
save func\right_mat.mat dat_dec
PSNR = psnr(uint8(imgs), uint8(dat_dec))
4.本算法原理
DNA算法的核心在于利用DNA分子的双螺旋结构和碱基配对规则来进行信息编码和解密。DNA分子由四种核苷酸组成：腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。这四种核苷酸通过碱基互补配对规则（A与T配对，C与G配对）形成稳定的双链结构。
基于 DNA 算法的遥感图像加密步骤如下：
图像预处理
将遥感图像转换为灰度图像，以减少数据量。
对灰度图像进行分块处理，将其划分为若干个大小相同的子块。
DNA 编码
采用合适的编码方法将每个子块的像素值转换为 DNA 序列。例如，对于一个 8 位灰度值，可以使用 2 位 DNA 编码，即 00（A）、01（C）、10（G）、11（T）。
对每个子块的 DNA 序列进行随机化处理，以增加加密的安全性。
DNA 操作
杂交操作：随机选择两个子块的 DNA 序列进行杂交，生成新的 DNA 序列。
酶切操作：利用特定的酶对杂交后的 DNA 序列进行切割。
连接操作：将切割后的 DNA 片段进行连接，形成新的 DNA 序列。
重复上述操作多次，以增加加密的复杂性。
密钥生成与管理
生成随机密钥，用于控制 DNA 操作的过程。密钥可以包括杂交的位置、酶切的位置和连接的方式等信息。
对密钥进行加密存储，以确保安全性。
加密图像生成
将经过多次 DNA 操作后的 DNA 序列转换回二进制数据，得到加密后的子块。
将加密后的子块组合起来，形成加密后的遥感图像。
基于 DNA 算法的遥感图像加解密是一种具有创新性和潜力的方法。通过利用 DNA 分子的结构和特性，结合密码学的原理，可以实现对遥感图像的高效、安全加密和解密。然而，目前该方法还存在一些挑战，如 DNA 操作的准确性和稳定性、密钥管理的复杂性等。
