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。     

基于多参数分阶角变换与四元超复数的多图像同步无损加密算法

为了对多幅图像实现同步无损加密,设计了基于多参数分阶角变换与四元超复数的多图像同步加密算法.首先,利用4个输入明文的像素,设计混沌置乱技术,充分改变每幅图像的像素位置,输出4个混淆密文;利用DCT(Discrete Cosine Transform)技术与锯齿扫描机制,将置乱图像变成4个一维DCT系数矩阵;引入四元超复数方法,将其中1个置乱密文对应的DCT系数作为实部,剩余3个混淆图像为虚部,从而构成融合矩阵;基于逆DCT变换,将融合系数矩阵变为复合图像;建立了多参数分阶角变换,构建了加密函数,输出幅度与相位信息,消除解密图像的失真问题.测试数据显示:与已有多图像加密机制相比,所提技术可对4幅图像完成同步加密,可消除解密失真,具备更高的安全性.     

基于分阶Fourier频谱分解与混合随机掩码的光学加密算法

为了解决当前光学加密方法主要是借助普通相位掩码来调制初始图像,导致输出密文的安全性不理想的问题,通过融合Fresnel波带、Hilbert相位与混沌掩码,设计了分阶Fourier频谱分解与混合随机掩码的光学图像加密算法。首先,根据SHA-256哈希方法,形成一个256位的外部密钥,并将其分割为32个子密钥;引入二维Ushiki映射,利用子密钥来计算其初始条件,通过迭代来输出一组随机序列,从而构建一个混沌相位掩码;随后,引入Fresnel波带振幅与Hilbert相位函数,将二者与混沌相位掩码融合,形成一个混合掩码,兼顾其随机性与光轴校准精度;基于分阶Fourier变换,联合混合掩码,对初始明文完成光学调制,获取Fourier频谱;最后,通过等模分解方法来分割Fourier频谱,输出密文与私钥。测试数据表明:较已有的光学加密方案而言,所研究加密技术具备更理想的抗干扰能力与安全性,在噪声、剪切等攻击下,具有更为理想的解密质量。     

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。     

对“基于改进广义cat映射的彩色卫星图像加密算法”的安全性分析

对一种基于改进广义cat映射的彩色卫星图像加密算法进行安全性分析,并提出相应的选择明文/密文攻击和已知明文攻击方法.该算法改造了一般广义cat映射,通过增加一个非线性项使得一般广义cat映射具有更好的混沌特性;并利用改进广义cat映射进行图像置乱,然后用复合混沌映射对置乱后的图像进行扩散运算,实现图像加密.经过理论分析发现该算法存在两方面不足.一方面是扩散过程过于简单,采用简单的整幅图像的异或运算;另一方面是采用改进广义cat的置乱过程与明文无关.这两方面的不足,使得算法很容易受到破译.理论和仿真实验均表明该算法无法抵抗选择明文/密文攻击和已知明文攻击.     

基于分数阶超混沌的新图像加密算法

分数阶混沌系统具有复杂的动力学特性,因此在图像加密中具有更高的安全性.首先,利用离散logistic混沌系统对彩色数字图像的三基色平面进行置乱.然后,利用分数阶CYQY超混沌系统对置乱图像的三基色通道进行逐像素替换.为提高明文对密文的敏感性,通过明文图像产生的小数对作为密钥的阶次、参数和系统初始值等进行扰动,理论分析和对彩色Baboon图像的仿真实验均表明,该算法加密效果好且能有效抵抗各种攻击.     

基于多维混沌组合的图像加密算法

提出了一种基于多维混沌组合的图像加密算法.该算法引入初始置乱过程,增强了算法的安全性;并在加密过程中引入扩散机制,增强了对选择明文攻击的抵抗能力.理论分析和仿真实验表明该算法具有足够的密钥空间,可以抵御强力攻击;密文图像对初始密钥具有强敏感性;密文图像相邻像素间满足零相关性,所以该加密系统具有较高的安全性.     

基于动态S盒机制及其分块优化的块加密实时更新算法研究

为了确定图像块加密算法中的S盒所能加密的最大分块数量;并能保证每个S盒在整个加密期间都可实时更新,提出了动态S盒和密文反馈机制。引入单一性距离,优化了每个S盒所能加密的最大分块数量。利用不同的S盒加密不同的分块,根据动态S盒机制形成S盒集合,用该集合根据左循环移位置乱图像分块;再用不同的S盒根据替代-移位操作加密置乱分块。设计的密文反馈机制改变混沌映射迭代次数,增强每个S盒与明文图像之间的关系,确保本文算法可实时更新。MATLAB仿真结果表明:动态S盒的非线性很高;且与其他算法相比,算法可实时更新,其安全性最高,密钥空间大,抗攻击能力强。     

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.     

基于斜帐篷映射的混沌图像加密系统的改进

利用动态参数的离散斜帐篷映射,结合简单的一维混沌映射像素值替代方法,提出了一种改进的基于离散斜帐篷映射的混沌加密方法。仿真结果表明,该方法不仅继承了原有系统的优良密码学特性,而且与传统斜帐篷混沌序列加密算法相比,在图像不失真的情况下大大增强图像加密的安全性。     

循环椭圆曲线耦合一致分布混沌映射的混合图像加密算法研究

由于当前的Logistic混沌映射无法满足一致分布,且在混沌区域存在空白窗口,使得混沌区域较小,在利用该映射加密图像时,导致了较小的密钥空间,降低了加密系统的安全性。因此,定义了一个循环椭圆曲线,设计了一致分布Logistic混沌映射和伪随机混合密钥流生成器,再根据混沌方程与循环椭圆曲线,构造一个加密函数,提出了循环椭圆曲线与一致分布Logistic混沌映射相融合的图像加密算法。首先,根据一致分布Logistic混沌映射和256位的外部密钥以反馈模式生成初始密钥流;然后利用循环椭圆曲线产生的伪随机位序列混合初始密钥流,得到伪随机混合加密数据流;最后根据加密函数对图像进行加密。借助MATLAB仿真平台,对算法及其他几种加密系统进行了对比仿真分析。结果表明:与当前的Logistic映射相比,设计的混沌映射具有更好的一致分布行为;与其他几种加密算法相比,具有更好的加密质量;且密钥空间巨大。     

一种四翼混沌模型的扩展及其应用

高维混沌系统在保密通信中表现出许多优良特性,使用反馈控制方法,将一个四翼混沌模型进行扩展,得到了一个五维四翼混沌模型.通过实验和分析发现该模型具有两个正的最大Lyapunov指数,而且具有连续的功率谱,表明其具有一定的混沌行为,具有四翼吸引子.最后将该混沌模型生成的序列修正后应用于彩色图像加密机制中,实验结果表明,该加密机制不仅可以达到理想的加密效果,而且具有较高的安全性,可以抵抗各种统计分析攻击.     

现代图像加密技术

加密技术是信息安全的基础,具有重大的军事和国防意义.研究了现有加密技术,指出了图像加密和文本加密的不同点,介绍了几种常见的图像加密技术.以混沌加密技术为例,对图像加密进行了仿真.仿真结果表明,混沌加密技术具有很好的加密效果.混沌映射避免了因为混沌系统的动力特性退化,出现难以预料的结果,加密速度快、便于移植,是一类非常有前途的加密技术.     

一种基于二维混沌映射的三角形图像信息隐藏方案

针对空域图像信息隐藏技术容易出现高失真、频域图像信息隐藏技术藏量偏小的问题,提出一种基于二维混沌映射的三角形隐藏方案。首先,利用二维Baker映射对秘密图像的像素位置进行置乱,使其能量在频谱上分布趋向均匀,其优点是用统计方法不易检测出隐藏信号,更有利于信息的隐藏;然后,通过探索秘密图像块和覆盖图像块的关系进行块匹配,构建一个直角三角形,找出其差异,生成密钥,并将秘密图像信息嵌入到覆盖图像中。实验结果表明:该方案实现了双重加密,增加了破解难度,具有较大的密钥空间,伪装图像的逼真度高,可以加密任意尺寸的图像,能够快速实现。     

基于Logistic映射的混沌图像加密算法的改进

Logistic映射是一种简单的非线性模型,但却有复杂的动力学性质.文中分析基于Logistic映射的混沌图像加密算法,提出一个改进的基于该算法的加密解密模型,并采用Matlab仿真实现,其结果与传统Logistic混沌序列加密算法相比,在图像不失真的情况下大大增强图像加密的安全性.     

基于最佳谱间预测与SPIHT的高光谱图像混沌压缩加密

针对高光谱图像传输安全性问题,提出一种将最佳谱间预测、SPIHT编码和混沌映射相结合的高光谱图像压缩加密算法.该算法采用最佳谱间预测与SPIHT的编码算法对高光谱图像进行压缩.压缩过程中,首先由Tent映射置乱初始化LIP,然后利用Lorenz三维混沌映射产生混沌值生成比特序列,编码过程中实时加密对图像重构起重要作用的数据,在压缩过程中实现图像加密.仿真结果表明：该算法密钥空间大,对密钥和明文敏感,同时能有效提高图像存储和传输效率.     

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。