一种新的n维广义Arnold矩阵构造方法及其在图像置乱中的应用

提出了基于具有输入密钥的等差数列来构造一类n维广义Arnold变换矩阵的方法,并给出了构造变换矩阵和逆变换矩阵的计算算法,算法仅与密钥有关,其时间复杂度相当于n(n+1)/2次乘法运算.在图像置乱时用该矩阵作为变换矩阵,采取图像位置空间与色彩空间的多轮乘积型双置乱,算法具有周期长和算法完全公开等特点,可有效防止多种攻击,增强了系统的安全性.此外,通过逆变换对置乱图像进行恢复,无须计算变换矩阵的周期.实验结果表明,该置乱变换算法效率高,安全性强.     

基于Rossler变换的图像置乱算法

针对大多数图像置乱算法置乱速度不理想、置乱后图像直方图不变等问题,可以通过引入三维Rossler混沌变换解决以上研究难题.运用Rossler混沌变换产生Rossler随机数序列构建三角矩阵.利用三角矩阵相乘非奇异矩阵得到的还是三角矩阵,其矩阵的逆也是三角矩阵的原理来实现置乱.运用Matlab软件对典型的Arnold算法、抽样置乱算法与本算法在置乱速度、置乱主观效果方面进行了对比实验.通过对实验结果的定性和定量分析得出,本算法的置乱速度和置乱效果优于其他两个算法.利用Rossler混沌变换置乱可以对图像置乱效果提供安全性,同时该算法实现简单、计算量小,可以快速达到理想置乱的效果.     

基于三维仿射变换的数字图像置乱算法

针对数字图像的特点,基于有限整数域上的二维置乱变换、仿射变换和整数提升变换,提出了适用于任意大小、任意长宽比图像的三维置乱加密算法.考虑了变换矩阵中部分参数取负整数或小数的可行性,明确给出了参数的具体设置方法.该算法引入实数作为参数,扩展了参数选择范围;置乱像素位置的同时改变像素值,改善了置乱效果,加大了置乱周期,提高了数字图像的安全性.     

一种混沌系统图像全局置乱算法

利用混沌序列的易生成性、对初始条件强敏感性、类随机性以及整体的伪白噪声统计特性,提出了一种基于混沌系统的图像全局置乱算法.通过对矩阵中的单个图像元素置乱,形成图像置乱矩阵,并同时随机改变了图像的灰度值,具有良好的置乱效果.同时,该算法时间性能较好,而全局置乱矩阵的行和列的像素都显示出排列的强不规则性,因此,该混沌图像全局置乱算法具有较好的安全性.实验结果表明了本算法的正确性.     

一类高维随机矩阵置乱变换的周期

为了适合多媒体信息量庞大、存在数据冗余的特点,实施可证明安全、高效率的加密解密,使用了数论、近世代数、矩阵变换、算法分析等工具,对高维随机矩阵置乱变换的精确周期进行了研究。将实数域上线性代数的若干结果,推广到模素数有限域上,得到一类整数矩阵及其相关同余方程组之解的若干新性质;在此基础上将用于置乱的矩阵由2维扩展到任意高维,给出广泛一类高维随机整数矩阵A决定的置乱变换,在任意素数幂N=pr模数下,其周期T(A,N)的精确表达式,给出求精确周期算法的时间复杂度。结论可用于建立新型数字多媒体密码体制和信息隐藏体制,扩大其密钥空间,增加其安全性。     

基于图像位平面级的信息隐藏算法的研究

根据图像的灰度值表示范围,应用位平面分解的方法,将其转化为若干个二值图像,将需要隐藏的图像进行置乱后,用其替换某一个位平面,而隐藏到图像中去.提取时,将该位平面提取出来,并进行逆置乱变换,即可恢复隐藏的二值图像.该算法的特点是隐藏效果好,提取时不需要原始图像.在置乱时,以一维置乱算法为基础,提出了两种新的置乱算法,算法可适应用AM×N(M≠N)数据矩阵.除置乱效果好外,算法安全性也很高.     

一种基于NMF的零水印算法

提出一种基于非负矩阵分解(Non-negative Matrix Factorization, NMF)构造密钥的二值零水印算法.先对载体图像进行NMF变换得到基于部分表示的基矩阵和相应的系数矩阵;再将水印置乱并扩展为系数矩阵的大小,比较相同位置上的二值水印与系数阵元素二进制编码的某个高位面值;当结果相同时,标记其位置在一个空白矩阵中,该矩阵随后作为密钥来检测水印.经过这样处理,水印信息嵌入到系数阵元素的高位面却并没有改变其值,使得嵌入水印图像表现出较好的抗攻击性能.通过与DCT零水印算法的比较实验,证明了本文算法的有效性.     

基于小波变换的置乱-扩散算法的研究

在图象分级的基础上,利用小波变换的原理,对小波变换后的每个子图象进行置乱操作,这样在逆变换还原图象时,图象中的每个点不仅位置发生了改变,而且灰度值也发生了改变,使算法达到很好的置乱效果．通过将随机选用的置乱矩阵与迭代的次数作为密钥,提高了算法的安全性．实验证明,置乱后还原的图象清晰度高,算法抗攻击能力强,可适用于图象加密和图象隐藏的预处理过程．     

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。     

一种新的适用于数字水印的图像置乱算法

提出了一种新的适用于数字水印的图像置乱算法,该算法基于幻方矩阵的特性,通过对图像中像素点位置的变换,消除像素之间的相关性,达到对原始图像的保护,并且与常见的幻方变换和A rno ld变换的置乱周期进行比较.实验证明,该置乱算法置乱周期短,应用于数字水印技术中能提高数字水印的鲁棒性.     

数字音频的新型密码体制及信息隐藏的普适框架

为了从宏观层面增强数字音频信息隐藏的安全性和标准化，建立一个数字音频的新型密码体制和信息隐藏的普适框架，所有在微观层面能抵御现有各种攻击的算法都可以纳入该框架之下，结合形成严密的信息隐藏体制，对数字音频提出一维重排为二维与随机填充方案，以增加密文混乱程度和不确定性；提出基于随机矩阵变换和数论中本原元的两类随机置乱变换，通过多轮复合加密解密变换建立了一个新型的数字音频密码体制，并在此基础提出一个数字水印体制，该密码体制属于计算保密体制，具有语义安全性，该数字水印体制具有鲁棒性、健壮性和安全性，大量的仿真实验验证了结论，结论可推广于建立其他数字多媒体的信息隐藏体制。     

一个基于小波变换的混合加密算法

本文提出了一个基于小波变换的混合加密算法,即先采用小波变换对图像进行压缩,再用改进Zigzag变换对图像进行置乱,最后用混沌序列矩阵对置乱图再进行异或加密.实验结果表明:该算法简单快捷,密钥空间大,密钥敏感性强.     

基于混沌系统的彩色图像小波域加密算法

由于高维混沌系统具有更高的安全性,且密钥空间更大,提出一种基于三维Lorenz混沌系统的彩色图像小波域加密算法.首先对图像进行小波处理,对得到的小波域系数矩阵进行多次分块置乱,以提高置乱效率;然后采用扩散和置乱同时进行的方式减少算法的遍历次数.仿真实验结果表明:该算法具有良好的加密效果和很强的密钥敏感性,能够抵抗暴力破解和其他干扰,具有较高的安全性与实用性.     

一种基于混沌全排列的图像置乱算法

基于混沌序列的随机性、对初始值敏感性及区间遍历性的特点,利用混沌序列构造了一种全排列生成算法,并将构造的全排列矩阵应用在图像置乱中.计算机模拟实验结果证明,该方法的置乱效果显著,置乱速度快,所需空间小,是一种良好的数字图像置乱方法.     

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。     

一种位置置乱和交叉换位相结合的图像加密算法

提出了一种基于位置置乱和交叉换位相结合的加密算法,该算法首先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,然后将一维向量中的亮度值转换为8位二进制数,按照交叉换位的方式将8位二进制数进行位置转换;最后交叉换位之后的8位二进制数重新组合成新的亮度值,同时将一维向量按顺序扫描方式还原成二维图像(图像大小可根据实际加密需要而定)。另外本文还将此构造的新算法扩展到彩色图像R、G、B三个分量中,实现了基于彩色图像像素位置和亮度值双重置乱效果。实验结果表明:该算法具有密钥空间大,加密后的图像直方图分布具有白噪声的特性,而且图像相邻像素的相关性更小,这样大大提高了抵抗不法攻击的能力,增加了图像的安全性。     

三维随机矩阵置乱变换的周期及其应用

 为了适合数字多媒体特性,实施多媒体加密与信息隐藏,生成充分大的密钥空间,使用了数论、近世代数、算法分析等工具,对高维随机矩阵置乱变换的精确周期进行了研究。给出三维随机整数矩阵A决定的置乱变换在任意模N下,其周期T(A,N)的精确表达式及上界估计,构造了求周期的快速算法,仅耗费O(log₂ N)² 次模N乘法便可得到T(A,N)。大量的算例和应用范例与理论结果相吻合。结论可用于建立数字多媒体的新型密码体制,实施高效率的加密。     

一种基于DWT的数字音频水印算法

小波变换可以将音频边缘信息完整提出,利用边缘掩蔽水印信息,使水印算法具有透明性,基于此提出了一种基于离散小波变换的数字音频水印算法,该算法将能代表更多版权信息的二维图像信息经过Arnold置乱变换,嵌入到音频小波变换域的低频系数中.并将该算法与已有的离散余弦(DCT)水印算法相比较,发现该算法在抵抗剪切、加噪、滤波及压缩攻击方面要优于DCT水印算法.