基于Zig-Zag扫描的空域图像置乱新算法

传统的图像置乱算法如基于Arnold变换的数字图像置乱、基于Hilbert曲线图像置乱、基于仿射变换等都是将图像中像素的位置重新排列,从而使原始图像变换成一个杂乱无章的新图像。但是,其本身的像素值并未发生改变,所以置乱后图像的灰度直方图都不发生改变,而灰度直方图又是衡量一幅图像的重要特征。对于那些对安全性要求比较高的领域,如军事或牵涉到国家安全的机构,这类置乱方法的安全性可能达不到人们期望的要求。针对以上问题,本文提出了一种基于Zig-Zag扫描的空域图像置乱新算法。该算法首先对原始图像进行Zig-Zag扫描形成一个一维向量,然后对一维向量中每个像素和它前面相邻的像素进行按位异或运算,同时对其异或运算的结果进行像素值的交叉换位,再次改变像素点的灰度值,从而提高图像置乱效果。实验结果表明,该算法与传统的图像置乱算法相比,置乱后的图像不仅直方图发生了显著改变,而且置乱图像的统计特征更像白噪声,更加适用于图像文件的加密传输和秘密图像信息在数字水印技术中的置乱预处理。     

基于Gray变换的图像置乱改进新算法

文章提出了一种基于Gray变换的图像置乱改进新算法,首先对原始图像进行Gray变换,然后对变换后的图像进行Zig-Zag扫描,再对每个像素值和它前面相邻的像素值进行按位异或运算,同时对运算的结果进行像素值的交叉换位,提高抵抗破译攻击的能力。实验结果表明,该算法与传统的图像置乱算法相比,置乱后的图像不仅直方图发生了显著改变,而且置乱图像的统计特征更像白噪声,更加适用于图像文件的加密传输和秘密图像信息置乱预处理。     

基于相邻像素间位异或的图像置乱算法

针对数字图像的传输安全问题,提出了一种基于相邻像素间位异或的图像置乱算法。该算法首先根据每个像素和它前面相邻的像素进行按位异或运算,然后对其按照某种规则进行像素值的交叉换位,再次改变像素点的灰度值,从而提高图像置乱效果。实验结果初步显示,该算法与Arnold等现有的置乱方法相比,置乱后的图像不仅直方图发生了显著改变,而且置乱图像的统计特征更像白噪声,更加适用于图像文件的加密传输和秘密图像信息在数字水印技术中的置乱预处理。     

双混沌和广义Gray码相融合的图像加密算法

针对部分现有图像加密算法加密效率与安全性的不足,提出了一种新的图像加密算法。算法利用Kent映射对图像进行分块重排列,然后再重新进行全局位置置乱。接下来利用Logistic映射构造下标序列,利用下标序列对置乱图像的像素点进行异或。最后将异或后的像素值进行广义Gray码变换。实验表明,该算法加密后的图像满足如下特点：足够大的密钥空间、均匀分布的灰度直方图、弱相关性等。该算法具有良好的安全性和加密效果。     

一种基于新的混沌系统的彩色图像加密算法

为克服现有的图像加密算法由于使用一维混沌系统所导致的安全性低的缺陷,基于新的三维混沌系统,本文提出了一种彩色图像加密算法。该算法首先利用混沌序列对图像的像素位置进行置乱处理,打乱彩色图像各颜色分量的像素位置;在此基础上,对置乱后的彩色图像进行像素值的扩散处理,通过使用混沌序列和异或、取余运算,改变置乱图像每个像素点的三基色像素值,从而得到最终加密图像。实验结果表明,本文所提出的彩色图像加密算法具有密钥空间大、敏感性强和安全性高等特点。     

基于混沌和位运算的图像加密算法

为了有效改进图像加密效果及其安全性,在对基于混沌系统及位运算的图像加密算法进行研究的基础上,提出一种改进的数字图像加密算法,该算法首先采用Logistic映射产生混沌序列构造行、列置乱向量进行像素位置的置乱,再利用分段非线性Logistic产生的序列构造灰度置乱放大因子,对图像进行灰度置乱,且对两个过程进行迭代操作。该算法不仅密钥空间增大,灰度直方图更加均匀,而且像素相关性变弱,运算速度较传统算法更快。实验结果表明,改进算法具有良好的加密效果和安全性。     

一种索玛立方体方块匹配的图像置乱算法

针对图像已有置乱算法普遍存在的不足,提出了一种新的索玛立方体方块匹配的图像置乱算法.算法先将原始图像的位平面进行交换以改变图像的像素灰度值,然后按照索玛立方体将变换的图像进行分块,选择索玛立方体的任意两种拼接方式,其中一种看作是原始图像元素的拼接方式,另一种是置乱图像的拼接方式,将两种拼接方式对应转换,从而实现图像的置乱.置乱后的图像表现为白噪声,不存在周期性恢复的安全性问题,置乱较为稳定,能很快达到理想的置乱效果,并且置乱算法对图像尺寸没有要求.实验结果表明,算法能有效地实现对灰度图像的置乱,并且有良好的视觉效果和定量评价结果,能抵抗一定的几何攻击.     

数字图像的通用加密算法

为了实现对数字图像信息的有效保护,提出了一种通用的数字图像加密算法.通过密钥产生一维混沌序列并排序,以排序后的序列的各数值的原来索引为序列,把图像像素移位到相应的序列位置,便实现像素位置置乱加密.通过自定义随机加密函数与图像像素异或运算实现像素值变换置乱加密,应用评价指标对加密效果和安全性进行分析.理论分析和实验结果表明,该算法密钥空间大,具有较好的加密效果和加密效率,并对统计分析具有较好的安全性和较强的抗剪切攻击能力.     

基于分层Arnold变换的置乱算法

针对数字图像信息隐藏存在的安全问题,提出一种基于按位分层Arnold变换的置乱算法。算法将秘密图像按位平面分层,同时考虑图像的位置迁移和像素的灰度变换,对每个位平面进行不同次数的Arnold变换,经像素交叉换位,相邻像素间按位异或得出置乱图像。实验结果表明,秘密图像分层置乱后直方图分布更加均匀,与白噪声相似度在0.962左右,置乱图像可近无损地还原和提取,提高了信息隐藏的鲁棒性。与其他置乱算法相比,置乱图像具有更高的置乱度、更强的抵御攻击能力,提高了空域信息隐藏的安全性。     

基于Logistic混沌序列和位交换的图像置乱算法

在分析传统迭代型图像置乱方法不足的基础上,提出一种新的基于混沌序列和位交换的图像置乱算法.算法根据各像素点的位置,采用不同的Logistic混沌序列和像素值的二进制序列进行异或操作改变图像像素值,并利用图像本身的自相关性进行加密,不需迭代,经过一次运算即可得到加密图像.仿真实验结果表明,该算法可有效地实现灰度和彩色图像置乱,并能较好地抵抗椒盐和裁剪攻击,在效率上也优于迭代型置乱方法.     

混沌映射与比特重组的图像加密

目的 当前很多图像加密都采用基于比特的加密算法。针对这种比较流行的加密算法所存在的安全缺陷问题,提出一种能够解决比特面0比特和1比特置乱时的位置限制的图像加密算法,实现比特的全局重组。方法 首先利用Tent混沌映射生成一个伪随机序列,然后利用生成的伪随机序列对比特明文图像进行整行以及整列的置乱,将置乱后的比特像素矩阵分块分别进行Henon映射的置乱,最后经过扩散操作得到最后的密文图像。结果 加密后明文图像的像素值的分布由不均匀变成了均匀分布,明文图像的各像素间的相关性被打破,使得原图没有了统计特性,像素变化率（NPCR）以及归一化平均变化强度（UACI）皆接近理想值,算法能够抵抗穷举攻击和差分攻击,并且在能保证加密安全的同时能有较低计算复杂度。结论 本文所提出的图像加密算法具有加密后像素相关性低、密钥空间大,以及对明文图像和密钥高度敏感等特点,本文算法在进行比特级的置乱时,又加入了与明文相关的特性,增强了加密算法的明文敏感性,同时也加强了加密算法的扩散性,可有效地保障密文图像的安全。     

改进的Fibonacci双置乱图像加密算法

图像置乱是实现图像加密的重要手段之一,其最终目的是改变图像像素的位置关系或者灰度值信息,改变图 像的统计信息,从而达到图像加密的目的。为提升图像置乱效果和置乱性能,从均匀分块的角度出发,提出了一种改 进的Fibonacci双置乱图像加密算法。首先采用均匀分块算法对原图像进行分块,使每个分块图像内的所有像素充分 扩散到其他各个图像块中,以有效地}i}J弱图像相部像素的相关性;然后对每个图像块利用Fibonacci算法做像素位置 置乱,以解除图像块的空间相关性;最后对整幅图像采用Fibonacci算法做像素值置乱,解除图像的色彩相关性。实验 结果表明,该算法从本质上降低了图像内部相邻像素的相关性,有较强的抵御裁剪和常见噪声攻击的能力,利用双密 钥提高了加密系统的安全性。     

一种快速的彩色图像置乱算法

提出一种彩色图像置乱算法,无须迭代计算即可得到加密图像。通过移位初步打乱行列像素间的相关性,在移位过程中,不同颜色分量采用不同移位参数,用分存方法提高安全性能。将图像分块,根据像素块内位置选择异或操作数,用异或操作改变像素值。理论分析和实验结果表明该算法有效可行、安全性好、速度比Arnold变换快。     

基于滑块与矩阵旋转的混沌图像加密算法

针对当前混沌图像加密算法存在的安全缺陷问题,提出了一种基于滑块与矩阵旋转的混沌图像加密算法。在像素位置置乱过程中根据明文图像自身特点,产生与明文图像紧密相关的混沌系统控制参数;旋转图像子矩阵块来打乱整个图像,使所有像素点均匀分布。最后,在像素值替代过程中,利用滑块加密方法,使每一个像素点的加密结果都会影响滑块内的其他若干像素点,从而使加密图像所有像素点的加密结果相互关联,提高了加密图像的安全性。实验仿真结果表明,该加密算法能够有效的抵抗统计特征攻击、差分攻击,具有较高的安全性和良好的加密效果。     

对一种基于比特置乱的超混沌图像加密算法的选择明文攻击

最近,一种基于比特置乱的超混沌图像加密算法被提出,其核心思想为:首先,用混沌序列对明文图像进行像素置乱操作;然后,根据一个随机序列中相邻两个元素的大小关系对像素进行不同的比特位置乱;最后,把经过比特置乱后的序列与另一个混沌序列进行扩散、混淆运算得到最终的密文图像,从而使明文图像达到更好的加密效果。对该加密算法进行了安全性分析,发现该算法的安全性完全依赖于3个混沌序列,通过选择明文攻击依次破解出原算法中的3个混沌随机序列,恢复出了明文图像。理论分析和实验结果验证了所选择明文攻击策略的可行性,同时对该算法进行了改进,在改进算法中混沌系统的初始值与明文图像的SHA-256哈希值有关,从而使得密钥流与明文图像相关,因此算法可以抵抗选择明文的攻击。     

基于混沌理论和整数变换的可逆信息隐藏

针对传统可逆信息隐藏算法存在宿主图像质量下降明显、安全性低、信息恢复需要较多额外负载等问题，提出一种混沌理论和整数变换相结合的可逆信息隐藏算法。将载体图像分为大小为2×2的子块并对其像素区分为标记像素和隐藏像素；将子块像素偶数化并将其扩展再获取与基像素的差异值；若扩展像素和差异值满足给定门限条件时，将混沌加密隐藏信息经整数变换再嵌入载体子块隐藏位置像素的最低有效位；否则，将标记位置像素奇数化并记录该原始像素的最低有效位。仿真测试表明，所提出的隐藏方法能够实现载体图像与原始图像无损恢复，不仅有效地减少了传输负载，且具有较高的安全性。