三维可逆混沌映射的图像加密算法

提出了一种三维可逆混沌映射图像加密算法。基于Line map二维混沌可逆映射,推导了该三维可逆映射的数学表达式。将灰度图像用一个三维矩阵数据描述,并按照所提出的算法将其组成一个二维的二进制图像。首先对此图像应用Line map二维混沌可逆映射进行像素置乱处理,然后再将置乱后的二进制图像还原成十进制的灰度图像,这样就得到了加密后的图像。所提出的方法可以通过一次三维可逆混沌映射同时实现图像加密的两个步骤,即像素置乱和像素混淆。仿真实验结果表明了该算法的有效性,且加密速度快、安全性高、简单易行。     

基于动态密钥选择与多方向扩散的图像加密算法

设计了基于动态密钥选择与多方向扩散的图像加密算法。利用128位外部密钥来生成4个Logistic映射的初值,通过对其迭代,获取4个随机序列;利用明文自身像素特性,定义一个引擎计算函数,联合随机序列,在像素置乱过程中,根据引擎值来动态选择加密密钥,通过构建非线性像素交叉互换方法,不同的密钥来置乱不同的明文像素位置,消除了置乱周期性;设计4方向连续扩散方法,利用4个方向的扩散函数对置乱图像进行加密。测试数据表明:与当前图像加密技术相比,所提技术具备更高的安全性与抗明文攻击能力,能够较好地对图像完成解密。     

离散分数阶随机变换与加权直方图交叉置乱的双图像加密算法

为了实现对两幅图像进行同步加密,降低传输负载并提高密文的抗明文攻击能力,提出了离散分数阶随机变换与加权像素混沌置乱的双图像加密算法。将2个分阶参数引入到Tent映射中,设计了新的Tent映射;根据明文像素值,构建加权像素直方图模型,联合位外部密钥,生成改进的Tent映射的初值;再利用初值对分数阶Tent映射进行迭代,输出2组随机序列,对2幅明文进行位置交叉混淆,获取2个置乱密文;基于DWT(discrete wavelet transform)技术,对2个置乱密文进行稀疏表示;根据混沌序列,定义随机循环矩阵,联合稀疏表示,获取2个置乱密文对应的测量矩阵。根据随机掩码与调制相位掩码,建立数据融合模型,将2个测量矩阵组合为复合矩阵;基于离散分数阶随机变换,对复合图像进行扩散,获取密文。测试数据显示:与已有的多图像加密方案相比,该算法的抗明文攻击能力与用户响应值更理想,密文的NPCR、UACI值分别达到了99.83%、34.57%。该算法具有较高的加密安全性,能够有效抵御网络中的外来攻击,确保图像安全传输。     

保守超混沌在数字图像加密中的应用

基于保守超混沌信号,提出一种数字图像加密算法.该算法利用一个5维保守超混沌系统产生5通道时间序列对原图像分别进行RGB三基色像素级和比特级置乱,再对置乱的RGB三基色作异或操作.在此基础上,利用其中一个通道的时间序列作为密钥分别进行一次正向异或操作的扩散和S盒处理,一次反向异或操作的扩散与S盒处理及置乱,得到加密的图像.最后利用直方图、信息熵、密钥空间等安全性指标对该加密算法进行测试,并与一个五维耗散超混沌系统应用于图像加密的实例进行对比.数值结果表明保守混沌应用到数字图像加密的算法具有更高的安全性和可靠性.     

基于多混沌系统的双图像光学加密算法

为了扩展双图像光学加密算法的密钥空间,克服双随机相位加密系统中随机相位掩模作为密钥难于存储、传输和重构的问题,突破传统图像加密的研究思路,提出了一种基于多混沌系统的双图像加密算法,构造了光学加密系统。系统增加混沌系统参数作为密钥,利用混沌加密密钥空间大和图像置乱隐藏性好的特点,构建基于Logistic混沌映射的图像置乱算法,利用Kent混沌映射生成的伪随机序列构造出一对随机相位掩模,分别放置在分数傅里叶变换光学装置的两端,图像经加密系统变换后得到密文。数值仿真结果表明,算法的密钥敏感性极高,能够有效地对抗统计攻击,具有较高的安全性。     

压缩图像的三维混沌加密算法

为保证数字图像的安全性,提出了一种压缩图像的三维混沌加密算法。该算法是通过对已压缩的数据流进行加密而实现的。首先采用基于小波的Contourlet变换的类等级树集合分割(SPIHT)编码算法对明文图像进行压缩,得到压缩数据流,然后将压缩数据流映射为一个三维位矩阵;利用Lorenz混沌映射产生混沌序列,并对其进行预处理得到比特值序列,根据比特值序列对上述三维位矩阵进行置乱和替代操作;将置乱和替代后的位矩阵重新映射为数据流,并对其进行解码和反变换操作,得到加密后的压缩图像。实验结果表明,产生的比特值序列具有较好的随机性,加密算法的密钥空间很大,对密钥非常敏感,子密钥和明文有关,能有效抵抗已知明文攻击,结合压缩技术,能有效提高存储和传输效率。     

基于图像重组和比特置乱的多图像加密

针对现有多图像加密算法只能同时加密多张同类型同大小的图像,适用范围不广、实用性差等问题,提出一种基于图像重组和比特置乱的多图像加密算法.该算法通过将任意数量、不同大小和不同类型的图像重新组合成新多灰度图,一次完成同时加密,极大提高了加密效率和适用范围.首先,依次提取所有待加密图像像素值重新组合出N张m×n新灰度图,并将其转化成m×n×8N二进制矩阵.然后,采用3D比特置乱方式,对高位页进行行列比特置乱,低位页进行整页比特置乱.最后,进行异或扩散操作,得到密文图像.高低位分开置乱提高了算法的抗噪声能力,最终密文信息熵达到7.999以上,很好地掩盖了明文的统计特性.构造一种新型Logistic与广义三阶Fibonacci级联的混沌系统产生随机序列,增加了初值和控制参数范围,扩大了密钥空间,使其达到8×10^84以上,极大地提高了抗穷举攻击能力.既提高了序列随机性,又同时保留了低维混沌系统的快速性.结合明文哈希值(SHA-256)产生密钥,明文像素值发生微小改变后密文像素值变化率达到0.996以上,极大地提高了的明文敏感性和算法抗选择明文攻击的能力.实验分析表明,提出的多图像加密算法安全性高、实用性强.     

一种基于混沌系统的新型图像加密算法

针对加密算法对明文敏感性较低的问题,提出了一种基于混沌系统的新型图像加密算法。采用SHA256函数对明文图像进行计算得到初值,将初值代入混沌系统生成伪随机序列,进一步使用该序列完成对明文图像的置乱。使用并行扩散机制对置乱图像进行第一轮扩散,在此基础上利用DNA动态编码技术进行第二轮扩散。对DNA矩阵解码得到二进制矩阵,进一步转化为十进制矩阵,得到加密图像。进行了计算机仿真分析和对比,通过对统计特性、差分特性、信息熵、密钥和鲁棒性的分析与测试,表明该算法安全性较好且易于实现,具有较大的应用前景。     

基于像素动态更新与差异扩散的图像加密算法

提出了基于像素动态更新与差异扩散的图像加密算法。引入Lucas与Fibonacci序列,充分利用二者的更新特点,基于二维映射,设计像素动态更新机制,在每一轮像素混淆过程中,利用不同的随机序列完成像素位置置乱,避免了置乱周期性;依据人眼视觉特性,建立像素重要等级模型,明文像素分类为视觉像素与次级像素;利用明文像素生成映射的初值,通过建立序列量化机制,获取一组密钥流;根据密钥流,设计两个像素扩散函数,对视觉像素与次级像素进行差异扩散,以输出密文。测试数据显示:与当前图像加密机制相比,所提算法具有更高的安全性,输出密文像素分布更加均匀。     

基于组合混沌和位运算的图像加密算法

为了有效改进图像加密效果及其安全性,在对基于混沌系统及位运算的图像加密算法进行研究的基础上,提出基于组合混沌和位运算的图像加密算法,算法先对灰度图像进行位平面分解,考虑到图像的高四位含有较大的信息量,对高四位分别进行置乱变换,再与低四位构成一个整体进行置乱变换,然后组合置乱后的位平面,并与二值矩阵进行异或运算得到密文图像。实验结果表明,与像素位置置换算法和二维数据加密算法比较,改进算法具有更好的加密效率,密钥空间接近2192,具有较好的安全性,且能较好地抵御椒盐噪声和高斯噪声攻击,有效恢复出原始图像。     

基于改进Logistic混沌映射的数字图像加密算法研究

混沌序列具有伪随机性、遍历性、对初始条件极其敏感性以及具备白噪声的统计特性等特点;文章利用Logistic混沌映射的改进算法产生的混沌序列所具有的这些特性,对数字图像进行空域像素进行位置置乱,然后对置乱后的图像序列按照一定的方法进行异或处理得到加密图像;实验在图像的竖直、水平、对角线方向,随机选择像素点,利用其灰度值,图像像素个数,计算数学期望,方差,协方差,相关系数;结果表明文章算法扰乱了图像像素间的相关性,使得加密图像能够抵抗明文统计的攻击,且密钥空间大,运算速度快,具有非常好的加密效果。     

对一类超混沌图像加密算法的密码分析与改进

对一种超混沌图像加密算法及其改进版进行了安全性分析, 结果表明该类算法的置乱过程都是与混淆过程相脱离的, 且混淆过程的加密公式简单; 因此都不能抵抗选择明文和选择密文攻击. 进而提出了一种改进的加强型超混沌图像加密算法; 改进算法包含两轮像素值替代加密操作, 并使得密文与明文、密钥之间的关系更复杂. 安全性分析和实验测试表明, 改进算法不仅克服了原算法不能抵御选择明文和选择密文攻击的缺陷; 而且具有时间开销更小和抗差分攻击性能更好的优势.     

一种基于Arnold变换的数字图像加密算法

提出了一种基于Arnold变换的均匀数字图像加密算法。将传统的Arnold变换进行改进,加入两个参数a,b,并利用Logistic映射产生参数序列。将数字图像分块,对每个图像块分别进行参数不同的Arnold变换,由此实现对图像的位置置乱。另外将Arnold变换推广至多维,用于图像的灰度置乱,从而构造一个位置置乱和灰度置乱相结合的图像加密算法。实验仿真结果表明该算法能够取得很好的加密效果,且具有密钥空间大,密钥敏感性强,以及能够抵御统计和已知明文攻击等优点。基本满足图像加密的有效性和安全性要求。     

一种基于新型混沌的彩色图像加密算法

针对彩色图像加密运算量大、空间需求较大和安全性低的问题,提出一种基于新型混沌的彩色图像加密算法。将彩色图像的三维矩阵转换为二维矩阵后对明文图像进行小波变换,低频小波系数矩阵进行重叠分块,然后进行矩阵块置乱操作和小波反变换,实现图像的初次加密;利用Lorenz和tent混沌系统,根据动态参数控制混沌系统模型构造新的混沌系统,新的混沌系统生成伪随机数对初次加密后图像进行扩散操作,最终得到加密图像。仿真实验证明,图像经加密后能很好地隐藏原有信息,能抵抗统计、差分等攻击。     

基于多特征差异检测与联合控制映射的红外图像选择加密算法

为了实现对红外图像的选择性加密,提出了基于多特征差异检测与联合控制映射的红外图像选择算法。引入分段正弦变换,将输出图像分割为3个不同的区域,对每个区域完成不同的拉伸变换,完成初始红外图像的增强,凸显真实红外目标;再利用增强图像中目标与背景的灰度差异,从而设计目标决策因子,并分割Top-Hat变换的结构元素,构建红外背景抑制机制,过滤杂波与噪声;利用灰度水平、对比度与相似度,建立多特征差异检测模型,提取包含真实目标与可疑目标的感兴趣区域;以Logistic映射为控制条件,综合Tent映射与Chebyshev映射,设计联合控制混沌映射,利用其输出的混合随机序列对感兴趣区域进行置乱;引入引力模型,对混淆的感兴趣区域内的像素进行扩散,完成红外目标选择加密。实验结果显示:与已有的图像局部加密机制相比,该文算法输出密文信息熵值达到了7.982 6,能够更好地用于红外图像局部选择性加密。     

一种新的可逆二维混沌映射图像加密算法

提出了一种用于图像加密的可逆二维混沌映射,该映射由左映射和右映射两个子映射组成。通过对图像的拉伸和折叠处理,实现了图像的混沌加密。首先沿图像的对角线方向将正方形图分为上下两个部分并重新组合成一个平行四边形的图像;然后利用平行四边形图像的两列像素之间的像素数目差将某列中的像素插入到相邻下一列像素之间。经过这样的过程,原始图像拉伸成为一条直线。最后按照原始图像的大小将这条直线折叠成为一个新的图像。推导出了映射的数学表达式,设计了密钥产生的方法,分析了图像加密算法的安全性问题。仿真验证了该图像加密算法的有效性。     

混沌加密的虹膜识别系统的安全性

提出了针对特征码的单向耦合映像格混沌加密系统,以及Arnold变换与单向耦合映像格混沌系统相结合对虹膜信息进行加密的复合混沌加密系统.利用Arnold变换置乱并混淆虹膜图像,通过镜像解决零点不变性问题,最后通过单向耦合映像格混沌系统实现加密.实验表明本算法密钥空间大,统计特性好,密钥敏感性强,加密速度快,平均加密时间70 ms.     

基于Logistic均匀分布图像置乱方法

针对许多基于Logistic图像置乱方法的设计只注重置乱规则和方法,没能很好地给出设计原理这一现象,文章遵循从坚实的数学理论到实际应用这一科学过程,给出了一个全新的具有坚实理论基础的基于Logistic图像置乱算法.依据混沌初值敏感性,密钥空间大这一特性,从混沌映射Logistic着手,结合概率相关理论,设计了基于Logistic映射(0,1)区间上的均匀分布随机变量产生算法,利用这一均匀分布变量生成基于位置互换的随机排列.为了度量该随机排列的置乱强度,设计了置乱强度测试算法.最后,利用这一基于Logistic均匀分布的随机排列驱动图像生成置乱图像.比较Baker算法、Ye算法和Yoon算法,结果显示,文章建议的Logistic图像置乱算法具有很大的密钥空间,很强的密钥敏感性,很强的使结构性数据相关性消失的性能,进而能够增加熵值,很好的抗攻击能力,可以有效地满足图像置乱需求. 关键词： 图像置乱 混沌序列 随机置乱 比特置乱     

结合计算全息与混沌的彩色图像加密方法

针对现有彩色图像光学加密方法存在解密结果失真的问题,提出一种结合混沌运算与菲涅耳衍射全息的彩色图像单通道加密新方法.首次加密操作利用菲涅耳衍射将彩色图像RGB通道分量转换成一幅实值计算全息图;第二次加密操作是利用改造的Logistic混沌系统对计算全息图像素进行置换与扩散.结果 表明,本文方法除传统混沌系统密钥以外,菲涅耳衍射距离、参考光波长和入射角方向余弦作为关键密钥均可以增大密钥空间(约为10249),而且具有较小的密钥体积;解密图像的保真度高且相邻像素相关性、信息熵、像素数改变率和归一化改变强度等评价指标均接近理想值;密文图像的直方图平坦,灰度分布均匀,完全隐藏了原始彩色图像的灰度和色彩信息.     

一种双重变换的二维图像加密算法

提出了一种改进的双重加密算法,利用新构造的位置置乱方法将二维矩阵中行和列映射到一维向量中,然后采用Logistic映射产生一组伪随机序列,将伪随机序列由小到大进行排序,对排序后的位置以集合序列的形式记录下来,形成密钥流;最后对一维向量按照密钥流形成的索引值进行重新排列,重排后的一维向量转换为与原始图像矩阵大小相同即得到加密图像。实验结果表明,该算法具有密钥空间大,加密后直方图分布具有白噪声的特性,提高了图像传输的安全性。