基于量子随机行走和多维混沌的三维图像加密算法

随着互联网的发展,人们对于信息安全的需求日益增加,而经典的加密技术存在着密钥空间小、易破解的缺陷,图像加密技术在保护图像信息安全和隐私内容等方面的问题亟待解决.量子随机行走作为一种新型量子密钥生成器,其密钥空间大,与经典随机行走相比计算速度与安全性有着明显的提高.本文提出一种基于量子随机行走并涉及Lorenz和Rossler多维混沌的三维图像加密算法.首先应用高斯金字塔对图像进行处理然后按照一定比例将处理后的图像切割成4份;其次使用量子随机行走生成的随机序列与多维混沌中的Lorenz混沌系统生成的随机序列对分成的若干块子图像进行汉明距离计算然后进行合成,并且对图像RGB三通道之间进行欧氏距离计算;最后将汉明距离与欧式距离取余得到的序列值作为初始值输入多维混沌中的Rossler系统,生成随机序列作为密钥对图像的RGB通道进行异或操作得到加密后的图像,对应解密方案为加密过程逆过程.此外,本文采用基于离散余弦变换和奇异值分解的盲水印嵌入算法将水印信息嵌入到加密后的图像中,实现接收方可以通过提取水印,根据水印信息的完整性来判断传输过程中图像是否遭受到攻击破坏,如无遭受恶意攻击,则对图像进行解密...     

基于双混沌置乱和扩频调制的彩色图像盲水印算法

提出了一种新的适应彩色图像的盲水印算法,先对宿主图像的绿色分量以8×8像素分块进行离散余弦变换(DCT)变换,用logistic映射生成两个混沌序列,然后用混沌序列置乱加密二值水印图像,并用两个互不相关的伪随机序列扩频调制水印,最后将调制好的水印嵌入到DCT变换域的中频子带系数上,进行分块DCT反变换得到水印化图像.提取水印时,通过比较两个伪随机序列和水印化图像的相关性大小来提取水印,不需要原始图像的参与,为盲提取水印算法.实验结果证明本文算法能有效地抵抗JPEG压缩、加噪、剪切等常见攻击,绿色分量嵌入水印比红色和蓝色分量嵌入水印能更好地抵抗JPEG压缩的攻击.     

自嵌入双功能图像水印算法

利用自嵌入技术提出一种同时实现版权保护和内容认证的双功能图像水印算法.在嵌入端,首先将原始图像划分成互不重叠的子块,将各子块每个像素的最低m位置0,然后将最低m位置0后的子块进行奇异值分解,通过提取奇异值范数的最高位奇偶性产生原始鲁棒特征水印,然后再将原始鲁棒特征水印嵌入各子块每个像素的最低m位得到含水印图像.检测端从攻击的含水印图像提取鲁棒特征水印的过程与嵌入端产生原始鲁棒特征水印的过程类似,并且通过计算提取的鲁棒特征水印与原始鲁棒特征水印之间的归一化相关度进行版权鉴别,通过判断提取的鲁棒特征水印与攻击图像各子块每个像素的最低m位的一致性实现篡改检测进行内容认证.理论分析和实验结果都表明算法具有非常好的不可见性.实验结果还表明,算法不仅在抵抗添加噪音、剪切、JPEG压缩、平滑、重采样和几何攻击如随机删除行、向右偏移列、向下偏移行表现出很强的鲁棒性,而且能够精确定位出篡改位置和区分篡改类型.因此,算法具有版权保护和内容认证双重功能.     

一种基于抖动和混沌技术的数字图像篡改检测及修复算法

本文提出了一种基于抖动和混沌技术的数字图像篡改检测及修复算法.该算法使用小波变换后的低频子图和抖动技术生成图像的认证及修复信息,在有效减少水印数据量的同时,将水印嵌入小波变换后的高频子图,从而达到水印的不可见性.运用混沌技术完成水印的嵌入和加密,并结合中国余数定理,进一步减少水印嵌入对图像质量的影响.实验证明,该算法兼顾了水印的不可见性和鲁棒性,并且能够一定程度修复篡改图像,在图像认证和修复方面具有较高的实用意义.     

一种基于差分检测的自适应图像水印新方法

提出了一种新的图像水印实现方法。采用差分法进行水印强度的嵌入和检测,利用一种自适应算法调节水印强度,能使水印在透明性得到保证的前提下尽量地提高水印强度。使用密钥计算水印的嵌入位置,增加水印的安全性。在水印检测过程中,利用一种带优先级的膨胀算法辅助水印的复原。以二值图像作为水印信息,灰度图像作为水印的载体,以另一幅灰度图片作为密钥,通过实验成功地实现了水印的嵌入和检测。实验证明,该方法可以很好地抵御几何裁剪攻击、量化攻击、JPEG压缩攻击和高斯噪声攻击,具有一定的实用价值。     

基于混沌神经网络的单向Hash函数

提出了一种基于混沌神经网络的单向Hash函数，该方法通过使用以混沌分段线性函数作为输出函数的神经网络和基于时空混沌的密钥生成函数实现明文和密钥信息的混淆和扩散，并基于密码块连接模式实现对任意长度的明文序列产生128位的Hash值.理论分析和实验结果表明，提出的Hash函数可满足所要求的单向性，初值和密钥敏感性，抗碰撞性和实时性等要求. 关键词： 混沌神经网络 Hash函数 分段线性混沌映射 时空混沌     

提升小波变换和混沌加密的数字声频水印

提出了一种提升小波变换和混沌加密的数字声频水印算法.先对声频信号进行提升小波变换,通过修改提升小波变换系数的统计平均值来实现同步码和水印信息的嵌入,利用听觉掩蔽阈值来自适应确定最佳嵌入强度,以保证嵌入隐藏信息对人耳的不可感知性;为了改善水印的安全性,采用改进logistic混沌映射产生密钥序列对隐藏信息进行加密.实验结果表明:与传统的傅里叶变换、余弦变换、小波变换的声频水印方案相比,本文方法具有更好的不可感知性和安全性,且能够更加有效地抵抗各种常见信号处理攻击.     

基于离散余弦变换与二维Ushiki混沌的图像加密

提出了一种基于离散余弦变换与混沌随机相位掩模的图像加密方法。起密钥作用的两块混沌随机相位掩模由二维Ushiki混沌系统生成,Ushiki混沌系统的初值和控制参数可以替代随机相位掩模作为加解密过程中的密钥,因此便于密钥管理和传输。通过对密钥敏感性、图像相邻像素间的相关性、抗噪声攻击及抗剪切攻击等分析表明,图像加密方法具有较强的抵抗暴力攻击、统计攻击、噪声攻击和剪切攻击能力。     

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     

一种混合混沌虚拟光学图像加密方法

用共参数的两种混沌系统生成可置换传统双随机相位编码系统中随机相位模板的新模板.将明文图像编码为相位信息,克服原双随机相位编码系统对第一块相位模板不敏感的缺陷;构建可产生均匀非相关随机序列的广义Fibonacci混沌系统,生成均匀分布的相位模板进行图像加密,提高密钥传输效率及系统对密钥的敏感性;对一次加密得到的复值图像,采用提取其振幅及相位的替代操作进行再加密,解决其像素值不能通过按位"异或"进行替代的问题,使密文图像分布更均匀,信息熵达到7.995 8,能有效抵御统计分析攻击.在二次加密中,将产生加密模板的混沌初值与一次加密得到的密文联系,像素数改变率达到0.995 239,更接近理想期望值,增强了系统对明文的敏感性,有效抵御选择明文攻击.仿真实验表明,该方法有效增加了密钥空间和密钥敏感性,提高了加密系统加密效率和安全性.     

A robust watermarking algorithm based on salient image features

A feature-based robust watermarking algorithm against geometric attacks is proposed in this paper. It is well-known that geometric attacks such as rotation, scaling, and translation on a watermarked image will destroy the synchronization between the processes of watermark embedding and detection. In other words, the locations for embedding the watermark are lost due to geometric attacks, which results in the failure of watermark detection. Since salient features in an image are relatively stable under geometric attacks, they may serve as reference points to synchronize the embedding and detection processes and the detection rate of the watermark could be increased significantly. Another problem for feature-based watermarking is that the repeatability of feature detection tends to be low; that is, the features detected during the embedding process may not be detected again during the detection process. To overcome such a problem, a novel feature enhancement technique is developed to increase the repeatability rate of feature detection, in which image moments are used to achieve geometric invariance between the embedding and detection processes. Experimental results demonstrate that the proposed watermarking algorithm is able to survive various geometric attacks and common image processing operations. And the visual quality of the watermarked image is well preserved as well.     

A novel image tamper localization and recovery algorithm based on watermarking technology

In this paper, an effective self-embedding fragile watermarking scheme is presented. The watermark is generated by encoding the DCT coefficients of each 2 × 2 block and embedded into another block according to the block mapping. A non-linear chaotic sequence is used for generating the block mapping which can enhance the security of the algorithm. An improved tamper localization and recovery algorithm are performed. The experiment results show that the watermarked image has a high average peak signal-to-noise ratio. Furthermore, the tamper region can be successfully localized and exactly recovered, even if for the content-only tampering.     

基于扩频技术联合小波算法的安全通信方案设计

在信息化技术高度发达的今天,为了适应变化莫测的战场环境对于安全信息通信的高要求,文章在研究探讨水印嵌入检测技术的基础上,利用秘钥产生的扩频码调制水印信息,紧接着通过小波变换对调制后的水印进行信息嵌入操作,而在接收端采用相反的操作对加密信息进行计算机检测后解调恢复,实现信息的隐秘传输。通过实验仿真证明了所提方案可以有效实现对信息的隐蔽传输,其具有很好的安全性,同时对于剪裁攻击具有一定的鲁棒性。     

A color image watermarking scheme based on hybrid classification method: Particle swarm optimization and k-nearest neighbor algorithm

In this paper, a novel robust watermarking technique using particle swarm optimization and k-nearest neighbor algorithm is introduced to protect the intellectual property rights of color images in the spatial domain. In the embedding process, the color image is separated into non-overlapping blocks and each bit of the binary watermark is embedded into the individual blocks. Then, in order to extract the embedded watermark, features are obtained from watermark embedded blocks using the symmetric cross-shape kernel. These features are used to generate two centroids belonging to each binary (1 and 0) value of the watermark implementing particle swarm optimization. Subsequently, the embedded watermark is extracted by evaluating these centroids utilizing k-nearest neighbor algorithm. According to the test results, embedded watermark is extracted successfully even if the watermarked image is exposed to various image processing attacks.     

基于SIFT图像特征区域的全息水印技术

为了增强水印的不可见性和鲁棒性,提出了一种基于图像特征区域的水印算法。首先利用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法从载体图像蓝色B通道中提取图像特征点来进行优化和筛选,根据优化后的稳定特征点及其特征尺度确定图像的特征区域,再结合全息技术,对原始水印图像进行双随机相位加密,生成加密全息水印;然后对特征区域进行离散余弦变换(DCT);最后在其中频区域嵌入加密全息水印。在提取水印时无须借助原始图像,是盲水印技术。实验结果表明:该算法重建的水印图像与原始水印图像的NC值高达0.95;水印的嵌入对图像质量影响很小,PSNR值高达55.97,能够抵抗常规信号攻击及缩放、剪切、平移等几何攻击。     

一种基于Logistic混沌系统和奇异值分解的零水印算法

改变了传统通过修改图像内容进行版权保护的做法,描述了一种基于混沌理论和奇异值分解（singular value decomposing,SVD）的零水印方案;利用了Logistic混沌系统的初值敏感性映射信息隐藏的位置,增强了算法的安全性;采用了奇异值的不变特性构造注册中心的水印,保证了在不改变宿主图像任何信息的同时进行有效地版权保护;将有意义的二值图像作为水印图像,解决了零水印方案水印为无意义二值序列的问题;同时深入分析了水印容量和算法安全性之间的关系.通过对标准测试图像、卡通、医学、风景、遥感、诗画等 关键词： 零水印 混沌系统 Logistic系统 奇异值分解     

Blind image watermarking based on discrete fractional random transform and subsampling

This paper proposes a blind watermarking scheme based on discrete fractional random transform. The watermark information can be a binary sequence, a gray level image or a set of decimal fractions sampled from a given source signal. The host image is subsampled into four subimages, and the high correlations among their discrete fractional random transform coefficients are exploited for watermark embedding. Based on this self-reference strategy, the watermark can be extracted without the aid of the host image. As a fragile watermarking technique, our scheme can be used in tamper detection. Besides, it can be used in self-embedding for a large payload is provided. Meanwhile, security of the watermark is preserved due to the randomness of the discrete fractional random transform. Experimental results demonstrate the effectiveness of our scheme.     

Block based embedding of encrypted watermarks using singular value decomposition

Watermarking is a solution to the problem of copyright protection of multimedia documents over the Internet. This paper presents a block based watermarking scheme using the singular value decomposition (SVD) algorithm to embed encrypted watermarks into digital images. The paper compares between the traditional method of Liu and the proposed method for embedding encrypted watermarks. Also, a permutation based encryption algorithm and a diffusion based encryption algorithm are compared as the watermark encryption algorithms. Experimental results show that the proposed method is superior to the traditional method of Liu for embedding encrypted watermarks and extracting them efficiently under attacks. Results also show that it is preferred to use permutation based encryption algorithms than diffusion based encryption algorithms for watermark encryption due to their lower sensitivity to attacks.     

基于菲涅耳全息图和离散余弦变换的“盲数字水印”技术

基于光学菲涅耳全息图和相位密码板,结合离散余弦变换,设计了一种新的正实值编码的“盲数字水印”计算方法.相位密码板是多个点光源的菲涅耳衍射光场的相角之和,原始水印图像在其菲涅耳衍射域中与通过相位密码板的参考光作相干叠加,形成菲涅耳全息图;之后将其嵌入到原始宿主图像的离散余弦变换中,同时将此叠加水印信息的原像素值用其邻近的原像素均值来替换;通过作逆离散余弦变换,获得了已嵌入水印信息的正实数值的目标图像;通过对载有水印信息的目标图像作逆运算,从中提取了原始水印图像.数值计算结果表明：该水印计算法对JPEG有损压缩、剪切、噪音污染和重采样等攻击,具有很强的鲁棒性.由于本算法属“盲数字水印”技术,以及水印信息的灵活嵌入和多重密钥（衍射距离、多个点光源位置等）的随意选择,从而使该算法具有很高的安全性和实用价值.