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.     

基于混沌的加密技术研究

对传统加密技术及混沌系统特性总结之后,对混沌系统在连续数据、离散数据和图像加密中的研究进展进行了综述,分析了混沌加密的特点,并对其应用前景进行了展望与分析．     

基于一个新高分数维混沌系统的彩色图像加密

近年来,混沌密码学极大促进了图像加密技术的发展.高分数维混沌系统具有更复杂的动力学特性,基于微分动力学理论,给出一个最复杂吸引子,其混沌序列具有更高的类随机性,并根据此混沌设计出彩色数字图像加密方案,先通过新混沌系统的3个混沌序列对图像进行三基色分层像素位置扰乱,然后对于置乱图像的三基色分层进行连续的像素值替代加密.理论分析和实验结果表明,新高分数维三维自治混沌系统具有复杂的动力学特性,在图像加密中具有更高的适用性,该算法对彩色图像加密效果较好,安全性较高.     

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.     

一个基于混沌和DNA编码的新型图像加密算法

论文提出一个基于混沌和DNA编码的新型图像加密算法,旨在将图像加密领域中具有巨大发展前景的两种加密技术-混沌系统和DNA编码进行结合,从而提出一个更为安全有效的加密算法.算法采用预处理-比特层面扩散-置乱-DNA编码及多轮扩散的加密结构.在预处理阶段-对明文图像进行位平面分解及合并;第一轮扩散阶段-利用论文提出的改进Logistic映射产生混沌序列对预处理后的图像进行双向扩散;置乱阶段-通过置乱序列充分改变图像像素点位置;第二轮扩散阶段-首先利用超混沌chen系统产生的随机序列对图像进行DNA编码及相关代数运算,再通过多轮双向扩散进一步提高算法安全性.最后进行安全性能分析,结果表明算法可有效抵抗暴力攻击、统计分析攻击、差分攻击等多项攻击,具有很好的安全性和有效性.     

基于Lorenz混沌系统的数字图像加密算法

鉴于传统图像加密技术和低维混沌加密技术各自的局限性,将Lorenz混沌系统与数字图像置乱技术相结合,设计了一种基于三维混沌系统的数字图像加密算法.首先,对系统输出的实数值混沌序列进行预处理;其次,以此实数值混沌序列直接构造图像置乱索引矩阵;最后,以8×8块为单位实现数字图像的空域加密.分析与仿真结果表明:预处理后的实数值混沌序列具有更强的伪随机特性,更理想的相关特性;三维混沌系统有更大的密钥空间,使算沣法具有很强的抗破译性和抗攻击性;系统三维输出的同时利用,可实现三个或多幅图像的并行加密,提高了算法的加密效率.     

基于混沌伪随机数列的图像加密的实现

利用混沌系统对初值的敏感性,可以产生伪随机数列,利用产生的伪随机数列进行加密是数据加密技术的基本方法之一.本文阐述了用混沌加密图像的基本方法,并用VB 6.0实现了软件的编制.     

一种基于混沌的图像加密改进方法

在对现有的两类图像加密方法安全性分析的基础上,提出了一种改进的图像加密方法．这种方法基于传统混沌加密算法,利用混沌系统对初始条件的敏感依赖性,在图像加密过程中引入一个辅助密钥,可有效抵抗已知明文攻击．分析及计算机仿真结果表明,该加密方法具有良好的加密效果,运算量小,易于硬件实现。     

基于EMD的数字图像混沌加密算法

高维混沌系统是一种重要的数字图像加密技术,但是其维数越高,算法就越复杂.为了克服高维混沌系统的这类缺点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)的图像加密算法.应用EMD算法将数字图像分解为若干数字矩阵,破坏了相邻像素之间的相关性,经预处理得到相应的数字图像.利用混沌系统对所得的数字图像进行加密.每幅图像可采用具有不同初值的同一混沌系统,或采用不同混沌系统进行加密.最后,验证了所给算法的加密效果.     

基于二维广义Logistic映射和反馈输出的图像加密算法

提出一个利用广义Logistic映射构造的二维非线性混沌映射,采用相图、分岔图分析方法,研究该混沌映射的非线性动态特性;利用该二维混沌方程生成混沌序列,将混沌序列进行优化改进,生成密钥序列;采用输出反馈的加密方式,改变图像的像素,达到加密的目的。实验仿真结果表明:该加密算法对明文和密文都非常敏感,混沌序列的选择极其敏感地依赖于明文,有效地提高了抵御选择明文攻击的能力;密文图像信息熵为7.974 3,接近理想值8.000 0,因而加密图像像素具有类随机均匀分布特性;加密图像和明文图像之间的相关性非常小,相邻像素具有零相关特性,而且密钥空间达到299 bit,加密方法大大改变了明文图像的像素,使得密文能够抵御统计攻击;本算法有很高的安全性,具有良好的加密效果。     

基于高维广义猫映射的图像加密算法

提出了一种四维广义猫映射,并构造了一种基于该映射的图像加密算法。将三维广义猫映射扩展至四维广义猫映射,通过将图像的像素坐标和灰度值作为广义猫映射的初始值,映射参数和迭代次数作为密钥实现图像加密。与常见的低维混沌猫映射加密算法相比,该算法具有更大的密钥空间及更高的加密速度,可作为加密系统的一个子模块用于常规网络或中高速无线传感器网络图像、数据块和视频的加密传输。     

混沌线程池与GPU优化的批量图像加密算法

数据量大且冗余度高是数字图像显著的特征,这对大批量图像快速实时加密提出了挑战。为了解决此问题,基于Lorenz混沌加密技术,设计了一种采用线程池与图形处理器(graphics processing unit,GPU)组合优化的批量图像加密算法。该算法通过线程池改进图像的读写,并进行图像镜像变换;利用Lorenz混沌系统生成加密序列,结合图像分块混沌序列进行加密;然后对批量图像数据进行打包,通过GPU进行大批量的异步计算;最后重组图像矩阵得到批量加密图像。实验测试表明,该算法能够有效抵御常见的攻击手段,经过性能优化后的批量数字图像加密算法,可以保证图像安全性;同时,在批量图像读取速率和加解密处理效率方面有显著的提高。     

基于分数阶小波变换的图像加密方法

图像置乱是图像加密的常用方法,为了获得更好的加密效果,提出了一种基于分数阶小波变换(FWT)的图像加密新方法。该方法将二维分数阶小波变换与传统的空间域图像置乱方法相结合,对数字图像在分数阶小波时频域内进行图像置乱,实现图像的双重加密。图像加密实验结果表明,采用该方法具有很好的加密效果,在信息安全领域有较好的应用前景和研究价值。     

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．     

基于混沌映射的图像置乱加密算法

提出了一种基于混沌映射的图像置乱加密算法,映射置乱了像素的位置,过程是可逆的,可用于加密图像.设计了密钥产生的方法,分析了图像加密算法的安全性问题.结果表明,该映射可加密压缩文件甚至任意长度的数据集.     

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。     

秘密共享技术及其在图像加密中的应用

秘密共享技术将秘密值进行分布式保存以提高安全性,在信息安全领域占据着重要的地位,将其用于数字图像加密可以实现图像的完善保密性。回顾了基本的秘密共享方案,分析了将其用于图像加密的基本方式,总结了新兴的视觉密码学的优势。对视觉密码学的各个分支与主要研究内容进行了介绍,分析了存在的问题和发展方向。分析与实验表明,视觉密码学在图像加密领域具有比传统秘密共享方案更高的实现效率和更好的安全性,具有良好的发展前景。     

基于复合混沌及LSB的图像加密和隐藏技术

给出了一个基于复合混沌及LSB的图像加密和隐藏技术的方法,该方法首先利用Logistic映射和Tent映射进行复合产生混沌映射,用明文彩色图像的灰度信息来控制复合混沌的参数,产生的混沌序列对彩色图像进行加密,然后把加密图像用LSB算法嵌入到二个或多个载波图像中进行传输;实验和仿真结果表明：该方法具有隐藏效果好、密钥敏感性强、鲁棒性高等特点.     

基于行列异或的Arnold双置乱图像加密方法

针对目前加密图像单一以及加密算法安全性不高的问题,提出基于行列异或的Arnold双置乱图像加密方法。实施过程：首先根据Arnold变换公式对图像进行灰度空间置乱和位置空间置乱,然后进行行按位异或操作,其次,将上述结果再进行一次位置空间置乱,最后再进行列按位异或运算。该方法有效增强了传统Arnold双置乱的置乱效果,使图像得到充分扩散,最终得到密文图像。实验结果表明,本文方法能实现等长和不等长图像的置乱,改善了常规Arnold方法的置乱效果,有效降低了图像相邻像素间的相关性,保证了图像传输过程中的安全性和鲁棒性要求。