二维Hilbert曲线构造与绘制

Hilbert是一种经典的空间填充曲线，具有严格的自相似性，可以将他划分成一些很小的单元，只是方向不一。且具有良好的空间聚集特性，应用也很广泛，譬如在图像置乱加密，数据压缩，数据索引编码等。Hilbert曲线比其他的填充曲线如Z-Ordering、Gray更能保持原始数据的性能。因此详细了解Hilbert曲线原理并使用一种自己熟悉的计算机语言来绘制Hilbert有很大的意义。因此，该文主要介绍二维Hilbert曲线的构造及原理并用C#编程语言将它实现。     

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.     

基于对角折叠位运算的图像置乱方法

为提高数字图像在传输中的安全性,将空间位置信息和空域灰度信息相结合,提出了一种数字图像置乱算法,该方法首先将图像矩阵偶数行、列元素互换,并逆序排列偶数行元素,从位置上初步置乱图像;然后将图像矩阵沿两条主对角线折叠对应像素异或后,对得到图像分块,对每一子块进行相同的对角折叠位异或操作,进而对图像进行灰度空间的置乱;最后再将图像矩阵奇数行、列元素互换后,奇数行元素逆序排列,加大置乱程度.初步实验结果表明,该方法置乱效果明显优于Arnold法、Hilbert法、基于最高有效位及混沌系统的置乱方法.     

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.     

基于二维混沌系统的数字图像加密算法

提出一个新的二维离散混沌系统,用来产生两对不同的具有很好伪随机性的混沌序列,利用混沌序列优良的伪随机性对一个与加密图像同样大小的魔方矩阵进行置乱,用置乱后的魔方矩阵对原图进行置乱,再用另一个混沌序列对其灰度值进行扩散,从而将明文图像充分地置乱并改变其统计特性.计算模拟试验的结果证实了该加密方法具有较好的加密性能和抗攻击的鲁棒性.     

基于三维Arnold变换的数字图像置乱改进算法

以图像信息安全问题为背景,从Arnold变换出发,首先讨论了二维Arnold变换.接着讨论了三维Arnold变换及其在n维上的推广.最后,提出一种基于RGB色彩空间的图像置乱改进算法.实验证明,该算法加密效果较好,应用于数字水印技术中能提高数字水印的鲁棒性.     

复合混沌二级置乱图像加密算法研究

针对单一混沌映射所存在的稳定窗问题以及图像置乱加密计算量大的缺点,文章提出了一种基于复合 Chebyshev和Logistic映射的混沌二级置乱图像加密算法.算法根据密钥控制复合混沌序列的初始参数,并利用一级置乱产生的混沌序列作为二级置乱加密的初始值生成混沌二维矩阵,进而对图像进行位置和灰度的二级置乱加密.实验结果表明,该算法能有效改善单一混沌序列的稳定窗问题,具有良好的加密效果且计算量小,速度快,适用于实时加密.     

基于三维Baker映射与复合混沌序列的图像加密算法

研究了一种基于三维Baker映射与复合混沌序列的图像加密新算法,该算法选用三种混沌序列,即一维无限折叠映射、二维Henon映射和一维Logistic映射对原图像进行位置置乱与像素值扩散处理.在置乱过程中运用一个判决条件来决定两种置乱方法的使用顺序,比使用同一个混沌系统多次置乱更加理想.仿真实验表明,算法具有较强的加密效果和安全性.     

多尺度空间填充曲线空间连续性研究

将二维Hilbert编码和Z编码拓展到以尺度维作为第三维的三维填充曲线: 多尺度Hilbert曲线和Z曲线。在多尺度数据条件下, 这两种曲线能够提高空间填充曲线的空间连续性, 适应多尺度的需求。依托四叉树模型, 将多尺度的Hilbert曲线与按照相同思路设计的多尺度Z曲线进行两类对比试验, 验证了多尺度Hilbert曲线相对于Z曲线在空间连续性方面的优势, 提高的比例在15%~30%之间。     

基于混沌系统的RGB彩色图像三重置乱算法

针对传统混沌加密系统密钥空间小,序列复杂度不足以及加密系统单一的问题,提出一种新的基于混沌系统的彩色图像三重置乱加密算法。利用Logistic混沌序列对彩色图像各个像素点的三原色(red green blue,RGB)顺序进行置乱,应用Rabinovich超混沌系统产生的四维混沌序列中的一组序列对图像的像素点位置进行分块置乱,使用余下的3组序列分通道对图像离散小波变换后的低频系数进行置乱与扩散。该算法充分利用混沌序列特征,将传统混沌置乱加密方法改进,使彩色图像像素点在RGB 3个通道内进行置乱,并将扩散过程与离散小波变换紧密结合。通过实验仿真,对该算法的密钥空间、敏感度、抗统计攻击能力和抗差分攻击能力进行分析,结果表明,该算法能够安全有效地加密图像,保护图像信息安全。     

矩阵奇异值分解和Arnold置乱技术在图像隐藏中的应用

基于数字图像的奇异值分解和Arnold置换,提出了一种图像的隐藏方法．在该方法中,置乱用于数字图像隐藏的预处理和后处理,奇异值分解用于将一幅图像隐藏于另一幅图像中．根据提出的数字图像隐藏技术,探讨了在数字水印技术中的应用．实验结果显示,该方法实现方便,水印的提取不需要原图像,并能较好地保障数据的安全性。     

基于耦合的Henon和Sine映射及彩色图像加密

针对现有混沌映射模型的混沌空间小及混沌能力弱的问题,本文通过耦合二维Henon混沌映射模型和Sine混沌映射模型,设计了一种新的二维混沌映射模型,通过耦合Sine混沌映射模型和Logistic混沌映射模型,设计了一种新的一维混沌映射模型。针对使用单一置乱方法进行图像加密时安全性能不高的问题,本文通过使用Lorenz映射设计了一种随机选择置乱算法的方法。使用本文设计的两种混沌映射及置乱选择方法,提出一种彩色图像加密方案。仿真实验结果表明,该方法具有较大的置乱范围、较高的安全性和良好的图像加密效果,对常见的攻击有较强的抵抗力,且易于实现。     

基于相邻像素相似性的可逆信息隐藏算法

在基于相邻两像素差值的无损数据隐藏算法的基础上,提出基于相邻像素相似性的可逆信息隐藏算法,并进行实例验证。该算法用希尔伯特曲线扫描载体图像得到载体图像一维序列,先从第一个像素开始将序列分成不相交的包含两个像素的连续组,选择组元素相等的组嵌入信息,其它组作一定的修改以避免数据的重叠,然后从修改后序列的第二个像素开始分组进行同样的操作。该算法隐藏容量大,具有较好的视觉效果。     

基于Baker映射迭路的图像加密算法

提出一种基于Baker映射迭路的数字图像空间域的编码新方法,利用Baker映射迭路所得的有限符号串对图像像素位置编码,从而对数字图像进行置乱,并计算置乱周期和置乱度.在此基础上,利用Logistic映射的混沌性质对置乱图像作了进一步的加密.     

Arnold变换在图像置乱中的应用研究

作为一种重要的图像加密技术,数字图像置乱近年来已成为信息安全领域的研究热点.对基于Arnold变换在数字图像置乱中的应用进行了研究,实现了Arnold置乱算法和置乱度,利用其周期性对数字图像进行了置乱和恢复,并且对该算法进行了攻击实验,最后实验验证.结果表明,应用Amold置乱方法对图像加密,可以有效地提高图像的安全性...     

基于压缩感知的图像水印算法研究

提出一种基于压缩感知和非采样Contourlet变换的数字图像水印算法.首先使用NSCT变换对载体图像进行稀疏分解,对低频系数矩阵进行Arnold置乱;然后采用高斯观测矩阵对系数矩阵进行压缩感知测量,在感知域(压缩信号)中进行水印嵌入;最后使用OMP算法恢复重组的低频矩阵信号,使用NSCT逆变换重构图像.算法中,测量矩阵同时充当了密钥的作用,增强了算法的安全性,此外Arnold变换也增强了水印的不可见性和安全性.仿真实验证明,所提算法对加噪、滤波、旋转具有较高的鲁棒性.     

基于活动标架对Hilbert曲线的研究

现有刻画三维Hilbert曲线的算法大多是从始点到终点递归地计算节点坐标,针对此类算法迭代次数较多的问题,提出一种刻画三维Hilbert曲线的新算法.借助于构造活动标架,得到刚体运动下的不变量,即离散曲率挠率.考虑到活动标架,曲线节点将被重新编码.并建立曲线弯曲点位置编号与其对应的曲率挠率数对的映射,编写相应算法使其对任意编号n,能够输出该编号对应弯曲点的曲率挠率数对且画出弯曲点图象结构.相比于基于Matlab生成Hilbert曲线的算法Hilbert3(n),该算法不局限于曲线的阶数、不依赖相邻阶曲线节点坐标之间的迭代.实验结果表明此算法更加高效.