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.     

混沌掩码融合频谱分割拼接的多图像一次同步加密机制研究

为了解决当前多图像加密机制存在串扰效应以及密文失真等难题,提出了混沌掩码融合频谱分割拼接的多图像并行加密机制。引入频谱切割拼接技术,将多个明文压缩成一个混合频谱图像,以压缩数据量,提高运行效率。设计率失真控制优化技术,嵌入到频谱切割拼接机制中,优化失真值,控制图像压缩,减少失真度;再利用2D Logistic混沌映射对混合频谱进行置乱;结合混沌相位掩码,构造混沌变换函数,对置乱频谱进行双重加密。仿真实验结果表明:加密机制高度安全;密文频谱分布均匀,且具有优异的加密质量与强烈的密钥敏感性能,密文与明文间的均方误差非常高,而信噪比很低;且密文解密质量优异,有效消除了串扰效应。     

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。     

基于自生成模m单元矩阵的双置乱图像加密的快速算法

给出了一种双置乱图像加密快速算法。算法以生成的n维模m单元矩阵作为置乱矩阵,通过置乱图像像素的空间位置和置乱图像像素值相结合的双重置乱算法达到加密图像的目的。算法流程以数论知识为基础通过扩展密钥空间和扰乱图像的直方图提高了图像加密的安全性。图像加解密的效率也有较大提升。     

基于超混沌系统的融合数字图像加密研究

提出一种基于超混沌系统的数字图像融合加密算法.由随机函数生成一个灰度密钥图像,利用Chen’s超混沌系统对原始图像所对应的像素位置进行置乱,并将置乱后的数字图像矩阵与密钥图像序列矩阵进行异或操作,得到加密图像.对数字图像融合加密算法进行了模拟实验和相关性分析,验证了算法对数字图像加密的安全性和有效性.     

基于单通道 RGB 分量的彩色图像加密算法

为了保证图像在传输过程中的可靠性和安全性,针对传统多通道加密算法无法实现同步加密、传输负载大等不足,提出了一种基于单通道RGB分量的彩色图像加密算法.首先引入离散余弦变换和ZigZag置换产生彩色图像RGB分量的复数矩阵,并采用logistic混沌映射对复数矩阵置乱,然后采用反向离散余弦变换和混沌掩码对RGB分量进行重构和加密,产生密文图像,最后采用仿真实验测试算法的性能.仿真结果表明,相对于其它彩色图像加密算法,本文加密算法具有很好的雪崩、混乱与扩散特性,加密和解密速度快,可以抵抗各种攻击和保证彩色图像加密的安全性,具有一定的实用价值.     

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.     

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.     

混沌和小波变换的图像加密压缩算法

研究了一种基于混沌和小波变换的图像加密压缩算法。首先,是将4幅涉密图像分别进行一级小波变换,再把4个变换后的低频分量组成一个二维系数矩阵,采用混沌序列对其进行置乱加密,然后将加密后的系数矩阵分解为4个相同尺寸的二维系数矩阵,最后进行小波逆变换得到1幅加密压缩后的图像。该算法把混沌和小波变换结合起来,实现了加密和压缩同时进行,实验仿真和分析表明,算法具有良好的加密和压缩性能。     

一种基于广义Chen''''s混沌系统的图像加密新算法

根据高雏混沌系统具有更高安全性的特点，提出一种基于三雏Chen’s混沌系统的数字图像加密新算法，通过王乱图像像素的空间位王和改变像素值来混淆密文图像和明文图像之间的关系。利用Chen’s混沌系统的二雏序列王乱图像像素的空间位王；然后，由Chen’s混沌系统输出的三雏混沌序列得到适合灰度图像或真彩色图像加密的密钥序列，利用混沌密钥序列对王乱图像进行遂像素加密。研究结果表明，该算法具有良好的像素值混淆、扩散性能和较大抵抗强力攻击的密钥空间，加密图像像素值具有类随机均匀分布特性，且相邻像素值具有零相关特性，所提出的方案具有较高安全性。     

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.     

坐标逻辑异或滤波器融合密钥图的多图像一次填充无损加密算法

为了使图像加密系统能够利用一个密钥可同时对多个图像完成一次填充加密,提出了坐标逻辑异或滤波器(CLFXOR-coordinate logic filter-XOR)耦合密钥图的多图像一次填充无损加密算法;并构建了"初步加密—密文分块—密文滤波"的新机制。引入图像检索规则,并联合与明文图像相同尺寸的密钥图,完成一次填充加密。将CLF-XOR引入到图像中,过滤明文像素坐标,得到了密钥图;并设计压缩XML密钥生成器,得到XML密钥;耦合元胞自动机的时空直方图,构造人工图像,得到图像描述符;并定义了密钥图与明文的融合规则,获取密文;将密文分块,再次利用CLF-XOR过滤每个密文块,产生最终密文。实验结果显示该算法具有优异的加密质量,计算效率高;可对多个明文同步完成一次填充加密;并具有很强的抗明文-密文攻击性能。     

一种抗差分攻击的图像加密算法

为构造一种基于混沌序列、置换矩阵和拉丁方的图像加密算法,首先将加密图像矩阵与基于Logistic模型的混沌序列构成的矩阵进行像素值异或,完成图像的预处理;然后使其嵌入一个更大的随机矩阵并标记;最后运用置换矩阵和完备拉丁方进行若干次图像像素位置的置乱.仿真结果及参数计算表明:该算法加/解密效果理想,密钥大小适中,密钥空间巨大,加密时间短,并且能够抵抗多种攻击.     

基于混沌离散序列的图像加密算法研究

针对传统加密算法密钥空间小、加密结构简单等不足,提出了一种能极大扩充加密密钥的双重图像加密算法.在发送端,通过连续混沌系统产生图像位置映射矩阵对图像像素位置进行置乱,再通过将图像像素值信息加入离散混沌系统进行扰乱.加密的图像通过以太网进行传输,并在接收端进行像素值同步解密和位置复原.该方法同时利用混沌系统的初值敏感性和混沌系统的同步性对图像进行双重加密.构造的双重混沌图像加密系统结构复杂不易破解且具有极大的密钥空间.实验表明,基于Liu混沌系统与离散混沌同步系统的双重图像加密能够抵挡图像统计攻击与无穷举攻击,并能够在Windows系统上进行实现.     

一种基于矩阵变换的非对称图像加密算法

为提高图像数据的加解密速度与安全性,提出了一种新的非对称图像加密算法．算法原理是基于某种矩阵变换,使得原始图像每一分块像素及其频域产生置乱．具体实现上。首先利用矩阵变换产生密钥对;然后使用私钥对图像在变换域进行加密;最后接收方用公钥解密加密的图像．由于该算法是基于矩阵变换的,具有实现方便,加解密快速的特点;非对称的加密机制则使得数据加密更具安全性．同时,为了进一步提高矩阵变换的安全性,引入了第二种加密机制,将伪随机的高斯白噪声加载到变换矩阵上．分析表明。这种方法对于加密大容量数据尤其是数字图像特别有用．     

基于Hopfield网络的彩色图像混沌加密算法

一般混沌图像加密, 都是对图像的整体像素置乱处理, 其抵抗明文攻击能力较差。为此, 提出基于离散Hopfield神经网络的彩色图象混沌加密算法。该算法采用自治三维混沌系统对彩色图像单像素比特位进行加密操作, 通过利用三维混沌序列的其中一维置乱图像R\,G\,B分量的像素位置, 用另外两维序列设置置乱每个像素比特位的权值和阈值, 从而改变彩色图像各分量像素的位置和像素值, 达到有效加密的效果。理论分析和实验结果表明, 该单像素加密算法可有效抵抗差分攻击, 使反馈密文提高了像素置乱效果, 并具有良好的加密效果和保密性。     

基于压缩感知和随机像素置换的多图像联合加密方案

压缩感知理论突破了传统信号处理领域奈奎斯特采样定理的限制,已被广泛地应用于无线通信、光学成像以及图像加密等信号处理之外的研究领域.为降低现有图像压缩与图像加密联合方案的复杂性,克服图像压缩程度低的缺陷,利用压缩感知测量矩阵的可控制性,基于压缩感知和随机像素交换算法,提出一种高效的多图像联合加密方案.具体地,对于给定的多幅明文图像,首先通过压缩感知处理使得密文图像的数据量大大减少,其次通过随机像素置换技术使得密文图像的像素分布尽可能的随机.实验结果表明,提出的多图像联合加密方案具有正确性与高安全性.     

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。     

基于分块置乱与扩散的分数阶混沌彩色图像加密算法

提出一种基于分块置乱与扩散的分数阶混沌彩色图像加密算法.首先,将彩色明文图像转换为由各基色分量组成的灰度图像,并将其划分成若干块;然后,利用Logistic映射产生的一组随机整数,对该灰度图像进行分块置乱,得到置乱后的彩色图像;最后,将置乱图像的每个基色分量均分成两个子块,并利用优化改进后的分数阶混沌序列,以并行方式对子块进行两轮像素值的改变及扩散操作,从而得到最终的加密图像.理论分析和实验结果表明,该算法具有加密速度快、安全性高、加解密效果好等优点,并能抵抗差分攻击、统计攻击和选择密文攻击等.