强耗散非线性耦合混沌系统的混沌特性分析及其在DNA编码RGB图像加密中的应用 余志新（Zhixin Yu）、 田泽安（Zean Tian）、 王彪（Biao Wang）、 王伟（Wei Wang）、 潘宁（Ning Pan）、 王阳（Yang Wang）、 方倩（Qian Fang）、 左欣（Xin Zuo）、 余 Luxue（Luxue Yu） 及 严飞燕（Feiyan Yan） + 还有2位作者

《Entropy》：Chaotic Characteristics Analysis of a Strongly Dissipative Nonlinearly Coupled Chaotic System and Its Application in DNA-Encoded RGB Image Encryption Zhixin Yu, Zean Tian, Biao Wang, Wei Wang, Ning Pan, Yang Wang, Qian Fang, Xin Zuo, Luxue Yu and Feiyan Yan + 2 authors

　　

摘要

本文提出了一种新型的四维强耗散非线性耦合超混沌系统，研究了其动态特性，并通过脱氧核糖核酸（DNA）编码的RGB图像加密来验证其适用性。首先构建了一个具有强耗散性的四维非线性耦合超混沌系统。采用非线性动力学分析方法，包括相轨迹图、李雅普诺夫指数谱和分岔图，深入揭示了该系统的复杂动态演化机制。分析表明，该系统不仅拥有多种混沌参数，还表现出多个共存吸引子的丰富现象，显示出高度的多稳态性。这一特性为图像加密提供了潜在优势，因为它增加了动态行为的多样性，并提高了对初始条件的敏感性。通过模拟电路实现进一步验证了混沌行为的物理可行性。因此，该系统有助于设计具有更大密钥空间、更强的抗相位空间重构能力和更高伪随机性的加密算法，特别适用于对安全性要求极高的应用场景。随后，利用该系统生成的高度随机混沌序列，结合各种DNA编码规则和操作，对RGB图像组件进行扰乱和扩散以实现加密。安全性分析表明，该算法在多个维度上均通过了验证，包括直方图分析、信息熵、相邻像素相关性、像素变化率（NPCR）、统一平均变化强度（UACI）和峰值信噪比（PSNR）。它取得了良好的加密效果，显著增强了图像的抗攻击能力，为遥感和军事图像的安全传输提供了可靠的技术解决方案。