基于分数阶logistic映射与随机变换的双图像加密算法

为了实现对两幅图像进行同步安全加密,提高密文在网络传输中的抗攻击能力,提出了基于离散分数阶logistic映射与混沌随机变换的双图像加密算法.将分数阶理论引入到Logistic映射,建立了离散分数阶Logistic映射,设置不同的初始条件,通过对其迭代,输出两个随机序列,对输入明文进行置乱,混淆像素位置;并将其中一个置乱图像进行编码,获取纯相位掩码,联合另外一个置乱图像,输出复合明文信号;随后,再次迭代离散分数阶Logistic映射,将其输出的两个混沌序列转变为矩阵,通过设计相位掩码函数,得到两个混沌掩码;最后,基于混沌分数阶随机变换,构建了加密函数,输出合成密文.实验结果显示:本算法可对多幅图像进行同步加密,具有较高的安全性.     

基于改进Lorenz混沌系统的图像加密新算法

为了提高图像加密算法的加密安全性和抗攻击能力,提出一种基于改进Lorenz混沌系统的图像加密新算法。首先,将Lorenz系统中的1个非线性项用指数函数项与单变量2次平方项的和替代;然后,分析该改进Lorenz系统的动力学特性,证实其混沌特性;最后,利用该混沌映射生成分别用于置乱加密和替代加密的2组密钥序列,进行图像的加密和解密操作:在置乱加密阶段,将图像像素灰度进行升序排列,并与置乱加密密钥序列结合实现像素位置置乱;在替代加密阶段,采用密文反馈的加密方式修改像素灰度。研究结果表明:该算法能有效抵御选择明文攻击,密文图像像素具有类随机均匀分布特性,且相邻像素具有零相关特性,拥有192 bit的密钥空间且对密钥非常敏感。     

基于黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法

当前图像加密算法的每一轮像素位置置乱过程都是相同的,且扩散操作是有序的,降低了算法的动态性与随机程度,使得算法安全性不佳.为了解决这一问题,本文提出了黄金分割-Lucas动态置乱与异扩散的图像加密算法.首先,引入黄金分割序列与Lucas序列,基于2D Arnold映射变换思想,设计了动态置乱机制,根据不同的迭代次数,动态改变其置乱变换核,使得每一次像素置乱操作都是不同的,有效提高明文像素置乱度;联合Cosine映射、sine映射与Logistic映射,设计复合串联混沌映射,利用置乱密文的像素总量来生成复合映射的初始条件,输出伪随机序列,并构造量化函数,对其进行量化,获取一组密钥流;最后,对置乱图像像素进行分组,并结合密钥流,设计两个加密引擎函数,通过构造像素加密模型,分别对图像第一个像素、中间像素以及最后一个像素进行异扩散,完成图像的加密.实验结果表明,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与用户响应,具备更强的抗明文与抗噪声攻击能力.     

改进的魔方原则耦合混沌密文矩阵的图像加密算法

为了解决当前基于混沌系统加密算法存在的密钥空间小,算法安全性不佳的难题,提出改进的魔方原则耦合混沌密文矩阵的图像加密算法.首先,迭代Logistic映射,生成混沌序列,利用改进的魔方原则,对明文图像进行置乱,扰乱像素位置;随后,利用扰乱像素矩阵,采用XOR算子,构造像素扩散模型,对置乱图像进行加密,改变像素值.仿真结果显示,与当前基于混沌系统的图像加密算法相比,提出的算法具有更大的密钥空间,鲁棒性更强.     

基于Sprott-O混沌映射与Arnold变换的图像加解密算法

提出了一种新的基于Sprott-O混沌映射与Arnold变换的数字图像加密算法.算法利用Sprott-O混沌映射生成随机序列,将图像翻转、像素置乱与替代相结合,实现了图像的加解密过程.理论分析和仿真实验表明该算法实现简单,安全性高,密文对密钥很敏感,比仅对图像置乱加密更安全,加密效果理想.     

像素交叉移位变换耦合动态和谐搜索优化机制的图像加密算法

提出一种像素交叉移位变换耦合动态和谐搜索优化机制的图像加密算法.首先,引入锯齿填充曲线,对明文进行扫描,形成一维像素序列;基于明文像素位置,定义像素交叉移位变换模型,耦合均布Logistic映射输出的密钥,对明文完成高效置乱.然后,定义新的和谐更新模型,以密文信息熵值与相关性为目标函数,改进动态和谐搜索机制,构建像素扩散函数,彻底改变置乱图像的像素值.最后,引入HASH检测函数,赋予算法认证功能.结果表明:与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的加密安全性和通用性.     

S盒变换规则融合雅克比椭圆混沌映射的图像加密算法研究

由于当前的基于混沌映射的图像加密算法存在瞬态效应,且在像素扩散阶段都没有使用完整的随机密码序列,从而降低了加密系统的安全性,无法抵御各类明文与密文攻击。对此,设计了一个完整的随机密码序列和新的雅克比椭圆映射,并定义了一个S盒变换规则;构造了预混淆-混淆-扩散结构,提出了S盒变换规则耦合雅克比椭圆混沌映射的图像加密算法。首先利用S盒变换规则对初始图像进行预混淆;再根据Logistic混沌映射与代数变换模型所生成的外部密钥迭代雅克比椭圆混沌映射,以消除瞬态效应;改变初始外部密钥,再次迭代雅克比椭圆混沌映射,用序列修正函数对迭代得到的伪随机序列进行修正,产生的新序列在混淆机制下改变预混淆图像像素值;根据密钥流机制和新序列来设计一个完整的随机密码序列,对混淆像素进行扩散。在MATLAB仿真平台上测试结果表明:该算法高度安全,拥有很强的密钥敏感性,密钥空间巨大。     

基于量子Logistic映射的小波域图像加密算法

为增强图像加密算法的安全性和高效性,基于量子Logistic混沌映射和二维离散小波变换,提出了一种结合置乱与扩散的自适应图像加密算法.首先,对图像进行离散小波分解,利用量子Logistic映射产生的随机序列对分解得到的低频子带系数进行排序,对改变后的小波系数分布结构做小波反变换,得到置乱图像;然后,提取新的混沌序列,逐一替换置乱图像的像素,与此同时扰动量子混沌系统完成像素的自适应替换,从而达到更好的扩散效果.实验结果与性能分析表明,该图像加密算法具有密钥空间大、安全性高和运算速度快等特点,并且加密图像灰度值的分布具有类随机的行为.     

基于Logistic映射的多重图像加密技术

利用Logistic混沌序列的随机性、对初始条件敏感及迭代不重复的特性,对数字图像进行空域像素值扰乱和小波变换域系数位置置乱实现图像的多重加密。首先利用产生的混沌序列进行图像像素值的扰乱,然后利用扩散变换对像素值进一步扰乱,最后再产生一组混沌序列对小波系数进行位置置乱,并对置乱后的小波系数重构得到加密图像。实验证明:文中算法扰乱了图像的直方图分布,使得加密图像能够抵抗明文统计的攻击,且密钥空间大,具有很好的加密效果。     

基于交替迭代混沌系统的图像加密算法

基于logistic映射和时空混沌系统,设计了一个密钥长度为256bit的图像分组密码算法,将256bit的明文图像分组加密为等长的密文图像.该算法引入的辅助密钥和设计的迭代次数敏感地依赖于明文分组和密钥,交替迭代混沌系统及Arnold映射实现了像素值的扰乱和位置置乱.计算机仿真和密码分析表明,该算法具有对明文和密钥敏感、密钥空间大和可扩展性强等特点,具有良好的加密效果和较强的抗攻击性能,适用于安全通信领域.     

基于可逆记忆CA融合时间延迟的图像加密算法研究

针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者相融合的加密算法来克服上述问题;并将非线性耦合置乱方法引入算法中。首先迭代一维线性分段映射所得到的一维数组,该数组通过非线性耦合置乱方法后得到一个置乱数组,并利用该数组对初始图像进行置乱处理,改变像素位置;然后将时间延迟引入到Logistic映射中,利用可逆线性记忆元胞自动机的演变规则对二者相融合所生成的时间延迟伪随机数组进行迭代,得到迭代数组。利用该迭代数组根据像素扩散机制对置乱图像进行扩散加密处理,改变其像素值。借助MATLAB仿真软件来验证算法。结果表明:提出的图像加密新算法具有优异的加密性能,加密机制高度安全,其密钥空间巨大,抗攻击能力大幅度提升。     

基于置乱、混淆与掩蔽规则融合3D混沌映射的图像加密算法研究

针对当前的3D混沌映射加密算法存在安全性不高,加密速度慢、密钥空间小以及不具备抗多种攻击能力等不足,设计了三个规则:置乱规则、混淆规则与掩蔽规则,提出了一种基于置乱、混淆与掩蔽三规则融合3D混沌映射的图像加密算法来解决上述问题。首先对初始图像的字节进行预置乱处理,得到位图图像;随后将其分成若干个小块,在置乱规则下迭代3D混沌映射得到一个二维数组,利用该数组选择像素块进行像素位置置乱操作;在混淆规则下迭代3D混沌映射得到一维伪随机数组,利用该数组对置乱后的像素块进行混淆操作;在掩蔽规则下再次迭代3D混沌映射得到三元序列,利用该序列对扩散后的像素块进行掩蔽处理。在MATLAB仿真软件中验证本文算法,结果显示该算法高度安全,密钥空间巨大,运行速度快。     

基于置乱扩散同步实现的图像加密算法

基于数字图像加密设计的两个基本原则是置乱和扩散,一般的算法针对于图像分别单独进行置乱和扩散,而本文提出一种两者相结合同步实现加密的算法.先利用一维Ulam-von Neuman映射来控制二维Logistic映射产生两个混沌序列;再将产生的序列作用于原图像,对图像按照某种扫描方式,在每一个像素点上,每完成一次置乱,紧接着进行一次扩散,直到整个图像加密完成.仿真实验表明,与单独置乱扩散的图像加密算法比较,该算法有很大的密钥空间、很高的安全性、很快的加密速度和很强的鲁棒性.     

基于时钟变换的复合混沌图像加密研究

为解决一维混沌加密系统密钥空间和安全性差等问题,提出了一种基于时钟变换的复合混沌图像加密方法。该算法使用分段线性混沌映射,k阶Chebychev映射以及一维Logistic
映射相复合的方式产生像素位置置乱矩阵和像素值变换矩阵。利用系统时钟变化法,随机改变复合混沌系统的多级初始参数,从而提高了图像信息传输的安全性,达到了近似“一次一密”的安全思想。采用MatLab7.0仿真实现。结果表明,该算法具有良好的加密效果且密钥空间较大。     

基于迭代复数模型的多图像无损同步加密算法研究

当前的多图像加密算法都是将多个明文压缩成一幅图像,再进行加密;但压缩易产生块效应。对此,避开压缩,设计图像复数模型,将多个明文以复数形式叠加成复合图像,提出了基于迭代复数模型的多图像无损加密算法。引入DCT(discrete cosine transform)与ZigZag扫描,将多个明文演变为矩阵;设计迭代图像复数模型,将多个矩阵转变成一个复数矩阵,形成实部与虚部;借助Tent混沌映射扰乱复数矩阵的实部与虚部;通过IDCT(inverse discrete cosine transform)机制,形成复合置乱图像;再结合优化序列,构造加密函数,对复合置乱图像进行扩散。通过提取复数矩阵的实部与虚部,即可得到解密图像,彻底消除了失真现象。仿真结果显示:该加密机制高度安全,密文实部与虚部截然不同;且与当前多图像加密机制相比,算法几乎无失真,解密质量更高,显著消除了块效应。     

基于Lorenz混沌系统的数字图像加密算法

鉴于传统图像加密技术和低维混沌加密技术各自的局限性,将Lorenz混沌系统与数字图像置乱技术相结合,设计了一种基于三维混沌系统的数字图像加密算法.首先,对系统输出的实数值混沌序列进行预处理;其次,以此实数值混沌序列直接构造图像置乱索引矩阵;最后,以8×8块为单位实现数字图像的空域加密.分析与仿真结果表明:预处理后的实数值混沌序列具有更强的伪随机特性,更理想的相关特性;三维混沌系统有更大的密钥空间,使算沣法具有很强的抗破译性和抗攻击性;系统三维输出的同时利用,可实现三个或多幅图像的并行加密,提高了算法的加密效率.     

改进的置乱扩散同步实现的图像加密算法

为改善图像加密算法对初始密钥的依赖性,提高算法的抗穷举攻击、抗统计分析攻击和抗差分攻击等性能,提出了一种改进的置乱扩散同步实现的图像加密算法,用于加密矩形灰度图像.先按照某种扫描模式重排图像像素,然后选用成对的Logistic映射产生的混沌序列作用于明文图像;最后,采用基于Chebyshev-Logistic混沌序列控制的一种明密文双向结合的扩散方式,对置乱后的图像进行扩散.为评价该算法的性能,做了密钥空间分析,统计直方图分析,相邻像素相关性分析,信息熵测试,以及扩散性测试等大量的仿真实验.仿真实验表明,该算法扩展了密钥空间,对密钥初始值有超强的依赖性,提高了密文图像的抗穷举攻击、统计分析攻击和差分攻击的能力.