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.     

基于多混沌和分数Fourier的光学图像加密算法

针对双随机相位编码光学图像加密系统的非线性不足和密钥空间小的问题,提出一种基于多混沌和分数Fourier变换的光学图像加密算法.首先,迭代分数阶Chen混沌系统生成三组混沌序列,分别置乱明文图像的三基色分量以减小图像像素相关性.然后,利用量子细胞神经网络超混沌系统调制随机相位模板,以其复杂的非线性动力学特征弥补双随机相位编码系统非线性不足的缺陷.其次,通过使用分数阶混沌、超混沌系统和二维分数Fourier变换使加密算法的密钥空间达到了2~(765).最后,密钥敏感性测试、相关性分析、已知明文攻击、噪声攻击和剪切攻击等实验表明本算法具有密钥敏感性强、密文图像像素相关性低和抗攻击性强的优点.     

采用变形分数傅立叶变换的光学图像加密

针对如何在双随机编码中提高加密图像的保密性能,提出了一种新的光学图像加密方法,采用变形分数傅立叶变换的光学结构来完成对图像的加密和解密。其显著特点是在解密时采用了便于光学实现的非负阶次的分数傅立叶变换,能够使加密系统有6个以上的加密自由度,并能增加加密密钥的数量。仿真结果表明:分数阶作为加密密钥的鲁棒性好,被加密图像的保密性能得到提高。     

基于混沌序列的DES彩色图像加密算法

证明了DES异或运算的一个重要性质,结合混沌序列的优良特性提出了一种基于混沌序列和DES的彩色图像加密算法和解密算法。该算法首先由Ulam-von Neumann映射生成加密的密钥,然后对图像进行DES异或运算,得到加密图像。解密的过程就是需要得到与加密时相同的密钥,利用DES异或逆运算的性质得到解密图像。实验结果表明该算法能够得到令人满意的结果。     

基于分数阶混沌系统和RNA编码的立体图像加密算法

针对使用日益广泛的立体图像,提出了一种基于分数阶超混沌系统和动态核糖核酸(RNA)编码的立体图像加密算法。在混沌序列生成阶段,使用SHA-256散列函数构造初始密钥,将密钥输入分数阶超混沌系统产生混沌序列。在图像加密阶段,首先使用混沌序列构造动态S盒,之后分别对明文图像进行行列循环移位置乱,对置乱后的图像进行动态RNA编码,生成密码子序列,然后使用构造的S盒对RNA序列进行翻译,最后使用混沌序列对翻译后的图像进行行列异或扩散操作,最终得到加密图像。在实验仿真部分分别对密文图像进行了直方图分析,相邻像素相关性分析,信息熵分析,密钥敏感性分析和明文敏感性分析,分析结果表明该算法具有很好的安全性,同时SHA-256散列函数的使用保证了"一次一密"的加密效果,可以有效保护图像信息的安全。     

基于SHA-3与DNA编码混沌系统的输电线路图像加密算法研究

针对输电线路巡检中无人机采集的图像数据存在的安全与加密效率问题,文中提出一种SHA-3算法与DNA编码混沌系统相结合的图像加密算法。首先,为加强密钥对图像明文的敏感性,利用SHA-3算法生成巡检图片的哈希值作为超混沌系统的初始值密钥;然后,根据对角线提取规则将图片进行像素块置乱,并使用超混沌系统生成的混沌序列映射DNA编码规则,对置乱完毕的巡检图片进行DNA编码、运算与解码,实现巡检图像的加密与解密;最后,为验证文中方法的有效性以及优越性,以某国网公司实际巡检图像数据为基础,设置密钥空间、密钥敏感性、直方图、信息熵、加密时效等实验对算法进行测试分析,结果表明该算法相较传统算法安全性更高的同时,具有较好的实时性,可胜任实际巡检中的图像加密任务,为输电线路巡检图像加密任务提供了新的思路和技术方法。     

基于小波变换和改进双随机相位编码的多图像加密算法

以小波变换和双随机相位编码为基本理论依据,提出了一种新的多图像加密算法.该方法利用小波变换的多层次分解特性,提取各个图像的低频部分组合成一幅新的图像,再利用基于混沌的双随机相位编码算法进行加密.所提方法采用低频部分横向叠加的组合方式,避免了加性串扰,提高了系统容量和加密效率.另外,借助混沌系统来生成随机相位模板的思想使得加密系统在减小密钥体积的同时,增加了密钥的敏感性.数值仿真表明所提算法能够有效性的进行多图像加密,并且具有较高的密钥敏感性和良好的鲁棒性.     

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.     

一种无损伤的图像加密算法及其实现

针对一些图像加密算法计算量大、安全性低、密钥数量大和图像部分信息丢失等缺点,提出了一种无损伤的图像加密算法.先将目标图像与拉丁方按位进行异或运算可得初始加密图像,以实现第1步像素值变换加密处理,可减小计算量,并初步提高安全性.再对初始加密图像按照循环自正交拉丁方的数对方阵规律进行第2步像素空间位置变换加密处理,可得最终加密图像,使得图像的安全性更高.仿真实验及结果分析表明:该算法不仅具有安全性高,加/解密效果理想,便于实现等优点,还能抵抗多种攻击,是一种安全实用的无损伤图像加密算法,在高精度图像加密中具有更加广阔的应用前景.     

分数傅立叶变换的光学实现及其应用

分数傅立叶变换(FRFT)是普通傅立叶变换在变换(FT)级次上的推广,具有一些不同于普通傅立叶变换的独特性质。本文系统分析了FRFT的几种定义形式及其所对应的光学实现系统的组成,说明了光信息处理系统实现FRFT的有效性,并把FRFT的相关光学实现系统用于图像数字水印与加密。     

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.     

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。     

复图像基于多级次分数傅立叶变换振幅的相位恢复

研究了在分数傅立叶域中如何利用复图像多个级次的分数傅立叶变换振幅恢复其相位的问题.当级次的个数为2时,可使用著名的Gerchberg-Saxton(G-S)算法.数值模拟表明,G-S算法不能对所有的级次都能取得较好的效果.本文利用复图像多个级次的分数傅立叶变换振幅,通过并行和串行地组合G-S算法,得到了并行G-S算法和串行G-S算法,对级次个数为3的情形进行了大量的数值模拟,对误差随级次变化的规律进行了归纳,并给出了如何选取级次才能重构出较精确相位的方法.     

Extended Logistic Chaotic Sequence and Its Performance Analysis

In order to improve performance and security of image encryption algorithm effectively based on chaotic sequences, an extended chaotic sequence generating method is presented based on logistic chaotic system using Bernstein form Bézier curve generating algorithm. In order to test the pseudorandom performance of the extended chaotic sequence, we also analyze random performance, autocorrelation performance, and balance performance of the extended chaotic sequence. Simulation results show that the extended chaotic sequence generated using our method is pseudorandom and its correlation performance and balance performance are good. As an application, we apply the extended chaotic sequence in image encryption algorithm, the simulation results show that the performance of the encrypted image using our method is better than that using logistic chaotic sequence.     

基于分数阶Chen系统的图像加密新算法

提出了一种基于分数阶Chen系统的图像加密新算法。首先利用分数阶Chen系统产生所需的置乱序列;然后通过对明文信息的判断来完成行列置乱序列的选择,从而保证了其与明文的相关性;对置乱后的图像采用分组异或的算法对其像素值进行预处理,同时对预处理后的图像进行两轮像素加密,增加了算法的复杂度和安全性。最后通过与整数阶Chen系统算法进行比较可知该算法具有密文相关度低,密钥空间更大,安全性更高等优点。     

改进测度下的模糊C均值三元催化器故障诊断方法

针对采用物理建模刻画三元催化器故障演化精确性不足问题,提出一种基于尾气大数据的改进测度模糊C均值(FCM,fuzzy c-means),故障诊断方法。该方法包括分数阶傅里叶变换(FRFT,fractional fourier transform)下的故障特征提取与优化、核熵成分分析(KECA,kernel entropy component analysis)下的分形故障特征降维以及改进相似测度下的FCM故障特征聚类。首先,对不同工况的尾气数据进行FRFT处理,获取三元催化器从时域到频域的精细故障信息,同时利用粒子群算法(PSO,paticle swarm optimization)选取最优的FRFT特征,并由分形算子给出相应精细特征的分形维数;其次,借助KECA对候选的高维分形特征进行维数约简;最后,将获得的故障特征提交给改进测度的FCM故障分类器完成故障诊断。数值实验结果表明,较之采用欧式距离或余弦距离的FCM方法,研究方法的故障诊断精确度更高。     

基于超混沌系统和离散分数随机变换的图像加密算法

本文结合超混沌系统和离散分数随机变换,提出一种图像加密新方案,并给出实现该算法的光学装置原理图。在加密过程中,利用超混沌系统产生的混沌序列来构造离散分数随机变换(DFRT)的随机矩阵,再将DFRT的阶数和超混沌系统的初始值作为图像加密算法的主密钥,与单纯的离散分数随机变换的图像加密算法相比,在不增加计算负担的情况下,本算法的明文与密文之间具有更高的复杂性,并加大了密钥空间,提高了密钥敏感性。该系统是一个非线性的密码系统,消除了传统加密系统中因为线性过程而存在的不安全因素,提高了加密系统的抗统计攻击和噪声攻击的能力。     

基于混沌序列的位图像加密研究

针对低维混沌序列加密数字图像保密性较差的问题,提出了一种复合混沌序列和基于混沌序列的位图像加密算法.通过Logistic映射的动力学分析,对混沌序列生成方法进行3点改进,将改进后序列和Henon序列作为子序列生成复合混沌序列.由于复合序列掩盖了混沌子序列的分布特性,因此增强了序列的保密性.加密算法综合应用置乱、置换两种加密技术在空域和小波域做两次加密,理论分析和试验结果表明,加密图像不仅完全依赖于密钥,而且可以抵制常用攻击算法.     

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.