基于计算全息图的双重加密算法研究

为了确保现代网络信息传输的安全性问题,提出了一种基于压缩感知理论和分块Arnold变换置乱的计算全息图双重加密算法。该方法制作出原始图像的纯相位全息图,利用压缩感知的随机测量矩阵作为密钥对全息图进行初次加密,将加密后的图像通过分块Arnold变换置乱再次加密。使用密钥对经过两次加密的图像解密可重现原始图像。该全息加密方法相较于传统光学加密设计灵活、光路简单,且两次加密均具有随机性,从而大大提高了信息传输的安全性。结果表明,解密恢复的图像质量理想、安全性高、稳健性强。通过搭建基于硅基液晶空间光调制器的全息显示系统对提出的加密方法进行了实验验证。     

基于量子密钥分发和像素置乱的图像加密方法研究

鉴于当前经典图像加密算法的局限性及量子密钥分发协议无条件安全的特性,提出一种基于量子密钥分发和像素置乱的图像加密方法。首先通信双方产生量子密钥序列,然后将密钥序列转换成与要加密的图像对应的像素矩阵,将该像素矩阵与对应的图像的像素矩阵元素按位进行异或运算,再利用下一量子密钥序列生成像素置乱矩阵,对图像像素进行置乱变换,最终完成加密。解密方用与发送方相反的方法进行像素位置复原,再利用密钥矩阵进行异或运算即可解密。该算法所有密钥均采用量子密钥分发协议产生,安全性高,实现简单,经实验仿真证明,加密后的图像直方图呈均匀分布,像素相关性非常弱,像素变化率和信息熵高。     

一种新的三维Arnold变换和混沌序列相结合的图像加密算法

提出了一种新的三维Arnold变换和混沌序列相结合的图像加密算法。首先将待加密的原始图像转换为三维图像,然后利用三维Arnold变换对转换后的图像进行多次置乱操作,再利用Logistic混沌序列与图像进行逐位异或运算,从而得到加密图像。实验仿真结果表明,该算法具有良好的加密效果。     

图像加密方法的分析

介绍了图像加密的特点,常用的图像加密思想和图像加密法——基于混沌的加密法与传统的图像加密技术。提出图像加密技术将沿着进一步提高保密性、安全性、加解密速度和压缩比,同时降低计算的复杂度的方向发展。     

基于海明校验优化二值编码的联合变换相关器加密系统

针对基于灰度图像二值编码的联合变换相关器(JTC)加密系统抗饱和噪音干扰能力差、解密图像质量有限的问题,提出了一种基于海明校验的灰度图像二值编码优化方法,并利用该方法设计了基于海明校验优化二值编码的JTC加密系统。该加密系统利用海明校验在解码过程中对因饱和噪音产生的错误进行纠正,从而有效消除了解密图像中的饱和噪音,提高了解密图像质量。加、解密仿真结果表明,海明校验优化后,解密图像与原始图像的相关系数(CC)由0.8237提高到0.9383,解密图像质量显著提高。     

真随机数在数字图像加密中的应用

针对伪随机数在数字图像加密中保密性不佳的缺点,提出了利用真随机数对数字图像像素序列进行异或的加密算法.加密前对原图像进行基于Arnold变换的图像分块置乱,在接收方进行异或解密、Arnold变换周期还原获得原图像,加密过程简单,图像置乱提高了保密性.经实验证明,加密后图像的像素相关性小,具有良好的抗剪切攻击和抗噪声性能.     

基于灰度图像二值编码的JTC多图像加密系统

针对联合变换相关器(JTC)多图像加密系统对于加、解密灰度图像时,解密图像质量不理想的问题,利用前期提出的一种灰度图像二值编码方法,设计了一种基于灰度图像二值编码的JTC多图像加密系统。该系统将灰度多图像的加、解密问题转化为二值多图像的加、解密问题,可有效抑制加、解密过程中产生的非饱和噪音,提高图像解密质量。仿真结果表明,相同条件下在基于螺旋相位模板拓扑荷数复用的JTC多图像加密系统中使用灰度图像的二值编码图像进行加、解密相对于直接加、解密灰度图像,其相关系数值有显著提升,再使用中值滤波抑制解密图像中的饱和噪音,可进一步提高解密图像质量。     

一种基于Arnold变换和混合混沌的图像加密算法

Arnold变换也称为猫映射,最早是由Arnold提出,因为使用一张猫脸来演示变换过程而得名,经典Arnold变换是一个二维可逆映射。混沌系统是指在一个确定性系统中,存在着貌似随机的不规则运动,其行为表现为不确定性、不可重复、不可预测,这就是混沌现象。文章在研究Arnold变换和混沌现象的基础上,提出了一种基于Arnold变换和混合混沌的图像加密算法。基于MATLAB软件的仿真实验表明,本文提出的算法,具有良好的加密性能。     

复用技术耦合率失真优化的多图像加密机制

为了解决当前多图像加密机制存在串扰效应以及失真现象等难题,提出了复用技术耦合率失真控制优化的多图像并行加密机制。基于DCT(Discrete Cosine Transform)变换与Zig Zag扫描,设计复用技术,将多个明文压缩成一个复合置乱图像;并引入结构相似度,设计率失真控制优化技术,嵌入到复用技术中,优化失真值,减少失真度;再利用2D Arnold混沌映射对复合置乱图像进行二次置乱;再结合混沌相位掩码,构造双重加密函数,对置乱图像进行扩散。仿真实验结果表明:该加密机制高度安全,具备优异的加密质量与强烈的密钥敏感性能;且与当前多图像加密机制相比,该算法的解密质量更加优异,更能降低串扰效应。     

基于单粒子的量子公钥加密协议

提出一种基于单粒子的量子公钥加密协议。利用随机序列的映射关系对私钥实施量子操作,生成用于消息加密的量子公钥。根据量子不可克隆和密文不可分辨定理,引入新的量子源作为通信传输的载体,设计了易操作的加密编码和解密规则;采用分块的方法,优化了窃听检测方法,降低了对发送方存储能力的要求;结合一次一密的加密方案,保证了在量子通信信道中传送密钥和消息的安全性。基于纠缠态的量子加密算法和基于单粒子的量子公钥加密方案相比较,所提出的协议易于实现,具有良好的使用价值。分析表明,本协议是安全的。     

基于logistic混沌序列的改进算法及其性能分析

针对目前混沌系统数字化后受硬件有限精度的影响,使得数字混沌0/1序列最终都将变成类短周期序列,降低了混沌加密系统的安全性。为克服此缺点本文将logistic混沌序列与Arnold变换相结合,提出了一种新型的logistic混沌序列算法,并通过实验对该算法产生的二值序列的自相关性、随机性等性能做了对比分析。同时利用此改进算法对数字图像进行加解密,结果表明新型的logistic混沌序列算法具有良好的安全性,能够满足保密通信的需要。     

Range-gated laser image compression and encryption scheme based on bidirectional diffusion

The existing image encryption schemes are not suitable for the secure transmission of large amounts of data in range-gated laser imaging under high noise background. Aiming at this problem, a range-gated laser imaging image compression and encryption method based on bidirectional diffusion is proposed. The image data collected from the range-gated laser imaging source is sparsely represented by the discrete wavelet transform. Arnold chaotic system is used to scramble the sparse matrix, and then the measurement matrix is constructed by the quantum cellular neural network (QCNN) to compress the image. In addition, the random sequence generated by QCNN hyperchaotic system is used to carry out "bidirectional diffusion" operation on the compression result, so as to realize the security encryption of image data. The comparative analysis of the security encryption performance of different compression ratios shows that the histogram sample standard of the encrypted image can reach about 10, and the information entropy value is more than 7.99, which indicates that the encryption scheme effectively hides the plaintext information of the original image. When the encrypted image is attacked by different degrees of noise, this method can still reconstruct the image through the effective decryption process. The experimental results show that this method realizes the secure compression and encryption of gated-laser imaging image data, and effectively ensures the security of data while reducing the amount of channel transmission data.     

基于联合变换相关器和矢量分解的图像加密方法

为了提高基于联合变换相关器(JTC)的加密方法的 抗攻击能力,提出了一种基于 JTC和矢量分解的图像加密方法。在加密过程中,通过计算机预处理, 先将待加密图像进行了基于干涉原理的矢量分解,再利用基于JTC的 光学加密系统进行图像加密并记录加密图像。解密时,通过其中一个密钥解密联 合功率谱得到一幅纯相位图,再与另一个与明文相关的密钥进行相干叠加得到相 应解密结果。本文加密系统易于实现,通过矢量分解增加了一个与明文相关的密钥, 破坏了加密图像和原始图像间的线性关系,有效地提高了系统安全性。仿真实验 结果和分析验证了本文加密方法的可行性和安全性。     

结合Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解的彩色图像加密

提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解(R-MRSVD)的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均值作为logistic-exponent-sine映射的初值,并生成随机矩阵和位置索引;然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换,根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数,并提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵;最后对实数矩阵进行R-MRSVD和Josephus置乱操作,得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值,保证算法具有高敏感性和高安全性,同时实值的密文便于存储和传输。对算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试,仿真结果表明,所提加密算法具有可行性和安全性。     

Application of quantum genetic algorithm in high noise laser image security

Aiming at the security problem of range gated laser imaging in high noise background, a range gated laser image encryption scheme based on the quantum genetic algorithm (QGA) is proposed. Due to the fuzziness of the laser image itself, the randomness and security of the key become more and more important in encryption. In this paper, the chaotic sequence is used as the parent chromosome of the QGA, and the random number satisfying the encryption algorithm is obtained by an iterative genetic algorithm. To further improve the security of laser images, some random pixels are stochastically inserted around the laser image before scrambling. These random pixels are scrambled together with the image. Finally, an adaptive diffusion method is designed to completely change the original statistical information of the image. Experimental simulation and performance analysis show that the scheme has high security.     

A fast encryption algorithm of color image based on four-dimensional chaotic system

As the low complexity of low-dimensional chaotic system and the slow speed of image encryption, this paper proposes a fast encryption algorithm of color image based on four-dimensional chaotic system. Firstly, we propose a new method of designing four-dimensional chaotic system based on the classical equations of three-dimensional chaotic system, to increase the complexity and key space of the encryption algorithm. Secondly, according to the nature of color images’ pixels channel, we design a new pseudo-random sequence generator and reuse the random sequence, to improve the speed of image encryption. Finally, the methods of row-major and column-major are used to diffuse the original image and the cat map with parameter is used to scramble the image pixels, respectively, to achieve the effect of encryption. The results of simulation and security analysis show that the proposed encryption algorithm is of good performance on security, robustness and high encryption speed.     

基于DNA编码运算和混沌系统的图像分块加密算法

针对当前基于DNA编码运算的图像加密算法复杂度和安全性较低的问题,提出一种图像分块加密算法.利用Lo-gistic混沌映射产生与明文图像大小相同的随机矩阵,然后对明文图像和随机矩阵进行分块,每个子块的DNA编解码方式以及相互之间的DNA运算均由Chen超混沌系统产生的混沌序列动态决定,同时引入密文反馈机制,使算法得到更好的扩散效果.此外,算法的密钥由明文图像生成,实现了一次一密的加密.仿真实验结果和分析表明加密效果良好,算法利用了DNA可选择编码方式和运算操作丰富的特点,具有较高的复杂度和安全性,密钥空间大,能抵抗多种攻击.     

基于混沌同步信号自适应传输的数字音频加密

利用混沌同步进行加密是当前信息安全的一个热门研究领域,它不但具有良好的实时性,而且可以有效地避免混沌密钥序列的周期性,其主要难题是如何传输混沌同步信号。提出一种数字音频的混沌加密方案,通过把音频信号的冗余信息自适应地替换成混沌同步信息,从而有效地解决了混沌同步信号的传输问题,并在解密时获得容许误差范围内的混沌同步,进而恢复出密钥序列进行解密,最后将丢失的冗余音频恢复得到最终解密音频。最后以二维超混沌映射为例,通过数值仿真说明该方案的有效性。     

A hybrid chaotic system and cyclic elliptic curve for image encryption

Recently, several image encryption schemes based on chaotic maps have been proposed. Nevertheless, most of them hinder the system performance, security, and suffer from the small key space problem. This paper presents an efficient hybrid image encryption scheme based on a cyclic elliptic curve and chaotic system that overcomes these disadvantages. The new scheme generates an initial keystream based on chaotic system and an external secret key of 256-bit in a feedback manner. Then, the generated keystream are mixed with key sequences derived from the cyclic elliptic curve points. Thorough encryption performance and security analysis ascertains efficacy of the proposed encryption scheme.     

基于改进Henon映射和超混沌的双重语音加密算法

针对现有语音混沌加密算法密钥空间小、安全性差、加密效率低且无法实现密钥复杂度与加密效率的权衡等问题,提出了一种改进Henon映射和超混沌的双重语音加密算法。首先,为了使Henon映射具有更大的混沌空间和更高的混沌复杂度,通过扩展控制参数范围将非线性三角函数作为输入参数变量等手段对经典Henon映射进行了改进;其次,利用改进的Henon映射生成伪随机序列,并对语音数据进行单次不重复置乱加密,获得语音数据的初次加密结果;最后,利用Lorenz超混沌系统对初次加密后的语音数据进行Arnold二次置乱加密和异或扩散加密,获得最终的密文语音数据。实验结果表明,与现有方法相比该算法具有更大的密钥空间和更高的加密效率,且对各种密码攻击拥有更好的鲁棒性。