基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法

为平衡混沌映射中结构与性能的关系,保证加密系统安全性,提出一种基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法。首先,通过非线性指数项对引入了Tent种子映射的余弦映射进行调制,构造新型余弦-指数混沌映射,并利用SHA-256函数产生与明文相关的密钥,生成随机性较强的混沌序列,实现一次一密;然后,基于拉丁方和位级转换,通过两轮拉丁方索引和比特位拼接,分别设计双重拉丁方和扩展比特位算法,并结合二维约瑟夫序列,对块间预置乱后的明文进行块内置乱,实现不同分块的差异化置乱;最后,基于Zig-Zag变换,采用环状仿Zig-Zag变换设计交叉Zig-Zag变换方法,将中间密文与混沌序列进行双向非线性扩散,实现同时改变像素位置与大小,完成图像加密。实验结果表明,该算法密钥空间大,能有效抵御差分分析和统计分析等典型攻击,具有较好的加密效果。     

基于压缩感知和变参数混沌映射的图像加密

为了减少加密图像的存储和传输负担,提出基于压缩感知(CS)和变参数控制混沌映射的图像加密算法。算法采用变参数控制混沌映射产生的测量矩阵对图像进行观测,选用与测量矩阵非相干的离散余弦变换(DCT)矩阵为稀疏基矩阵,使得压缩和加密同时完成。为了进一步提高加密算法的安全性,引入扰动因子使得加密算法的密钥与明文相关。同时,加密系统具有抗差分攻击的能力。另外,执行耦合的置乱扩散操作,使得置乱和扩散同时完成,更进一步增强了系统的安全性。加密图像的每个像素以8bit整型的形式输出便于数据的存储、显示和传输。实验结果表明,本文的加密算法是有效的和安全的。     

基于组合混沌系统的彩色视频流加密算法

为进一步加强视频图像在存储及传输过程中的安全性,提出一种将两种改进的混沌系统和分组加密算法结合的彩色视频流加密方案.将原视频逐帧提取并取其RGB分量,并用改进的logistic混沌系统控制其高低位进行各分量位重组.再利用级联式二维猫映射,对亮度分量R实现快速空域置乱;通过改进型二维logistic映射构造的非线性混沌序列,对色度分量GB分量进行迭代扩散.然后将已加密的三分量通过AES算法进行二重加密.算法利用了高低维混沌的空域混合双重加密.仿真结果表明该算法的解密图像无损、无失真,具有更好的密钥敏感性、更好的安全性.     

基于DNA乱序编码和混沌映射的图像加密算法

为有效抵抗选择明文攻击,已知明文攻击等密码攻击行为,改善加密结构,解决DNA编码透明等加密问题,提出了DNA乱序编码、基于多个一维Logistic混沌映射的按位抽取算法以及一种二维混沌置乱方法。利用混沌系统按本文相应算法产生的随机矩阵,结合明文图像矩阵进行DNA乱序编码,并用二维混沌置乱进行加密图像的比特级置乱来代替DNA碱基对互补替换。实验结果及安全分析表明,该算法具有良好的加密结构,可有效抵抗各种密码攻击行为。     

一种基于新混沌映射的矩形图像三维加密算法

二维混沌映射应用于图像加密时一般要求图像是 正方形,且加密中只进行图像置乱,不改变像素值, 不能抵御明文攻击。提出一种基于新混沌映射的矩形图像三维加密算法:首先利用像素值的 特点,将图像 分为8层,再将每层依次进行平铺、连接,构成一个原图8倍大的新图像。接着,利用映射 原理,设计能 加密矩形图像的新混沌映射,并对新图像进行图像置乱。最后,把密图转换为成原图大小。 解密过程和解 密过程对称。仿真表明:加密算法可处理矩形图像,能同时快速实现图像置乱和混淆,改变 了图像像素的 统计特征。测试与安全性分析验证了算法的有效性和加密安全性。     

基于混沌映射的数字图像置乱方法

文章提出了一种应用混沌映射在空间域对数字图像进行置乱的方法,在加密中利用分段线性映射由密钥生成混沌序列,然后以该序列为参数用面包师映射对图像矩阵置乱,其解密算法是加密算法的逆过程,实验显示该算法对图像加密具有良好的效果。     

彩色数字图像的混沌加密算法

提出了一种基于混沌系统的彩色图像加密算法,利用logistic混沌映射生成混沌序列,分别对彩色图像的三分量RGB进行置乱和异或加密,即改变了图像的像素位置和灰度值,从而实现图像加密.实验仿真结果表明,该算法具有良好的加密效果和较强的安全性.     

基于余幂-激活离散超混沌加密的多参数加权分数傅里叶变换安全通信方法

为提高物理层安全传输性能,该文提出一种新的基于2维余幂-激活(2D-CPA)离散超混沌加密的多参数加权分数傅里叶变换(MP-WFRFT)安全通信方法。首先,将激活函数和余弦函数作为非线性因子引入1维立方(cubic)混沌映射,构造2维混沌映射。非线性因子可对原始cubic混沌映射的迭代过程进行扰动,从而获得更加饱满的相轨。利用分岔图、相图、Lyapunov指数谱等对提出的2维混沌映射动力学特性进行了验证。结果表明,构造的2维混沌序列随机性良好,可进入超混沌状态。然后,利用余幂-激活离散超混沌序列分别构建幅度变换矩阵、相位旋转矩阵和MP-WFRFT参数池,完成对星座幅相加密,以及MP-WFRFT动态变换加密过程,进一步消除数据统计特征,同时提升MP-WFRFT变换的抗参数扫描性能。数值仿真结果表明,加密数据的星座图呈类高斯分布,且传输系统对密钥的敏感性良好。     

一种带扰动的高维混沌图像加密算法

针对已有的部分混沌加密算法存在的问题,设计了一个带有扰动的高维混沌图像加密算法。通过对三维Lorenz系统添加扰动改善了序列的随机性,引入了三维猫映射对扩散后的图像进行置乱,并通过二次置乱来提高算法的安全性。分析与仿真结果表明,该算法具有较大的密钥空间,加密后图像像素值分布较均匀,相关系数接近于零,可以有效抵抗已知明文攻击。     

一种基于TLM超混沌细胞神经网络图像加密新算法

混沌对初值敏感的特性使得它适合于数据加密。以4 阶CNN 模型为基础,提出了一种新的超混沌细胞神经网络图像加密算法。算法分为置乱和扩散二个阶段,复合混沌映射用于生成置乱阶段控制参数,用以置乱图像行列之间的高度互相关像素。在扩散阶段,使用不同初始状态和参数的复合混沌映射生成高阶混沌细胞神经网络的初始条件,以生成扩散阶段的密钥流。算法的已知明文和选择明文攻击、密钥空间和直方图的仿真实验均取得了良好的结果。与其他相关算法相比,该算法具有密钥敏感性和抗攻击性强的优点,适用于图像加密。     

DCT变换与DNA运算相结合的图像压缩加密算法

为了解决图像加密后数据量大、传输速率慢的问题,采用了离散余弦变换(DCT)与脱氧核糖核酸(DNA)运算相结合的图像压缩加密方法.首先采用DCT对原始图像进行压缩;再进行DNA编码;最后根据DNA运算的思想,通过Chen混沌系统对原始图像执行DNA加法运算,成功得到了加密图像.结果表明,该算法不仅有效地提高图像传输速度、减少存储空间,同时加密效果好、安全性高.     

基于激光散斑和超混沌的彩色图像加密

为了保证彩色图像在传输过程中的安全性与可靠 性,提出将具有随机性的激光散斑与一种四维 Lorenz型超混沌系统相结合进行彩色图像加密的新方法,同时构建了散斑超混沌加密系统。 系统将原始彩图 与超混沌系统产生的非线性度更高的超混沌序列按位异或进行混沌加密,然后将加密后的图 像与物理随机 的激光散斑图像按位异或进行散斑加密即可获得加密彩图,密钥空间达10¹⁰¹,平均相邻像素相关系数达 0.000。结果表明,本文方法具有较好的加密 效果,可抵御统计分析攻击,有大的密钥空间,较强的密钥敏 感性及弱的相邻像素相关性。     

Dynamic behavior analysis, color image encryption and circuit implementation of a novel complex memristive system

This paper is devoted to introduce a novel four-dimensional memristor-involved system and its applications in image encryption and chaotic circuit. The typical dynamical behaviors of the memristor-involved system are explored, such as chaotic phase potraits, Lyapunov exponent spectrum (LES), bifurcation diagram (BD) and complexity analysis. Then a color image encryption algorithm is designed. In this algorithm, the sequences generated by the four-dimensional memristor-involved system are used in scrambling and diffusion algorithm for three channels. The algorithm analysis results based on key space, key sensitivity, information entropy, histogram distribution, correlation coefficients, data loss and noise attacks indicate that the proposed algorithm can improve the security of the color image encryption algorithm. Finally, the memristor-involved chaotic circuit is implemented by using some discrete components. The experimental results of hardware circuit are consistent with the Multisim simulation results and the numerical simulation results. The research results have certain universality and portability, and can provide technical support for the subsequent analysis of other nonlinear circuits and the application of chaotic secure communication.     

A novel method for lossless image compression and encryption based on LWT,SPIHT and cellular automata

In this paper, a novel method for lossless image encryption based on set partitioning in hierarchical trees and cellular automata. The proposed encryption method embeds the encryption into the compression process, in which a small part of the data is encrypted quickly, while maintaining the good coding characteristics of set partitioning in hierarchical trees (SPIHT). The proposed encryption system adopts three stages of scrambling and diffusion. In each stage of encryption, different chaotic systems are used to generate the plaintext-related key stream to maintain high security and to resist some attacks. Moreover, the channel length of the coded-and-compressed color image is more uncertain, resulting into higher difficulty for attackers to decipher the algorithm. The experimental results indicate that the length of bitstream is compressed to 50% of the original image, showing that our proposed algorithm has higher lossless compression ratio compared with the existing algorithms. Meanwhile, the encryption scheme passes the entropy analysis, sensitivity analysis, lossless recovery test, and SP800-22 test.     

新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用

忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov 指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。     

一种新的基于复合混沌模型的图像加密算法

论文提出了一种新的基于包括Logistic映射模型和混合光学双稳模型的复合混沌系统的图像加密算法。随着对外部密钥的映射,将选择相应的混沌动力系统,产生出混沌序列,对原始图像加密掩盖。计算机仿真的结果表明,混沌序列对外部密钥很敏感。该算法具有良好的运算效率,加密图像具有良好的统计特性。