二值图像混沌加密算法研究

针对传统混沌加密算法存在的混沌周期性以及仅可应用于方形密文的局限性,研究二值图像混沌加密算法。采用基于循环位移的图像置乱算法,利用基于像素扩散机制的图像加密算法,通过Logistic映射的迭代输出密钥模型以及Tent映射,设计非周期性的像素扩散函数改变置乱图像像素灰度值,实现置乱后的二值图像加密,并利用单调抑制模型增强二值图像映射输出序列随机性,提高二值图像加密效果。实验结果表明:本文算法在二值图像加密中的应用具有显著优势。     

基于L-K双混沌系统的彩色位级图像加密算法

针对传统加密算法精度有限、安全性低等问题,提出一种新的彩色图像加密算法。利用Liu混沌系统产生的混沌序列对彩色图像R、G、B三层的低五位进行索引位置置乱,再对高三位进行Arnold置乱;采用自适应方式进行扩散,并将R、G、B三层的密文图像循环异或,得到初步密文图像;联合像素级加密进行Hilbert置乱,采用Kawakami超混沌结合图像信息进行分形扩散,得到最终密文图像。仿真实验表明,该算法NPCR和UACI达到99.78%和33.37%,信息熵为7.9970,安全性很高。     

基于超混沌系统的位级自适应彩色图像加密新算法

提出一种采用超混沌系统的自适应彩色图像加密算法,在位级进行加密。首先利用陈氏超混沌系统产生的混沌序列对原始彩色图像的R、G、B分量图像进行置乱和扩散,采用自适应加密方法,用高四位的二值图像信息去加密低四位,再用加密后的低四位信息去加密高四位;接着将加密后的三基色分量图像横向排列组合联合加密,降低了三基色分量之间的相关性。加密算法使得密文与明文、密钥之间的关系复杂化,部分密钥依赖于明文,使得算法对明文敏感。对密钥空间、密钥敏感性、直方图、相关性、信息熵、明文敏感性进行测试和分析,结果证明了加密算法安全有效,在图像保密通信中具有较大的应用潜力。     

基于四维超混沌系统的彩色图像加密算法

针对彩色图像在加密过程中数据量大、相邻像素相关性强及冗余度高等缺陷,提出基于新四维超混沌的彩色图像加密算法.利用混沌性能更好的四维超混沌系统与反向传播神经网络结合进行序列融合运算,生成伪随机性更好的融合序列作为密钥流;利用密钥流对彩色图像像素块进行位置置乱及像素扩散运算,得到最终的密文图像.仿真计算结果表明,该加密算法...     

基于改进的CAT置乱与Henon_Kent混沌系统的彩色图像自适应加密算法

为了解决彩色图像加密算法中密钥与明文图像不关联的安全性不足以及CAT映射成立条件的问题,提出一种基于改进的CAT置乱系统与Henon_Kent混沌扩散系统的彩色图像自适应加密算法。该算法首先利用明文图像特征信息生成密钥;然后通过改进的CAT置乱系统对图像进行像素位置的三维置乱,再将Henon_Kent混沌系统所产生的三个混沌序列分别对RGB三个通道的像素灰度值进行扩散;重复以上两个步骤,以密文图像的信息熵大于7.99为结束条件。仿真表明该算法能够抵抗现有的攻击方法,具有较强的加密性能。     

位级同步置乱扩散和像素级环形扩散图像加密算法

目的 针对基于位平面信息量分布的选择性加密算法安全性不高、像素置换加密算法不能很好抵抗统计攻击问题,提出一种基于位级同步置乱扩散和像素级环形扩散的图像加密算法（BSPDPAD算法）,提高图像加密效率和安全性。方法 BSPDPAD算法首先通过分段线性混沌映射产生两组混沌序列,其中一组混沌序列对图像进行随机分块,另一组混沌序列分解到位平面构成位级密钥流;然后,将各像素块分解到位平面,利用位级密钥流同步置乱扩散高位平面、置乱低位平面,实现位平面上块内置乱扩散及块间扩散;最后,再次迭代分段线性混沌映射产生新的密钥流,利用该密钥流对经过位级加密的中间密文图像进行横向顺序扩散和纵向逆序扩散,完成图像加密。结果 灰度图像及彩色图像上的计算机仿真实验与性能分析表明：BSPDPAD算法密钥空间大于2¹⁰⁰,信息熵接近于8,密文图像直方图趋近于均匀分布;与其他加密算法相比,BSPDPAD算法密文图像相邻像素相关性系数绝对值减小约12数量级,像素变化率和归一化平均强度明显提高,说明BSPDPAD算法在密钥、明文敏感性、抵抗多种攻击能力等性能上优于其他加密算法,且算法扩散效果好,仅一轮加密就能获得较理想的加密效果。结论 将位级选择性加密与像素级环形扩散相结合的BSPDPAD算法可有效抵抗各种攻击,安全性高,适合各种类型的灰度及彩色图像加密,潜在应用价值大。     

基于多分数阶混沌系统的彩色图像加密算法

为了实现对彩色图像信息的有效保护,提出一种像素置乱及密文交错扩散技术相结合的加密算法。首先对3个分数阶混沌系统产生的混沌序列进行优化改进,得到两组不同的性能优良的混沌密钥序列,并将RGB彩色图像转换为由基色分量组成的灰度图像;然后,利用一组改进的混沌密钥序列对该灰度图像的像素位置进行置乱;最后,利用另一组改进的混沌密钥序列对置乱图像进行2轮基色分量之间的密文交错扩散操作,得到加密图像。仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,高度的密钥敏感性,较好的像素分布特性,且在抵抗唯密文攻击、差分攻击、选择明文攻击及统计攻击方面都具有良好的性能,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中。     

一种基于块置乱和反馈密钥的图像加密算法

在分析传统迭代型图像置乱方法以及静态灰度值加密方法不足的基础上,提出了一种基于图像块位置置乱和动态密钥反馈机制的数字图像加密算法.算法的关键思想是基于分块原理的均匀置乱,以及根据各像素点的不同属性动态选择不同的混沌序列对图像进行基于密钥反馈机制的灰度值加密.仿真结果表明,均匀置乱算法在相邻像素相关性方面优势明显,密文分布均匀;反馈机制和动态选择混沌系统使得灰度值加密算法具有理想的密钥空间,优秀的抗明文、密文攻击能力;整个加密算法时间复杂度合理,安全性高     

改进Henon超混沌系统与AES结合的图像加密算法

针对近年来AES（Advanced Encryption Standard）加密算法在图像加密领域应用中存在的一些缺点,提出了一种基于改进Henon超混沌系统与AES结合的图像加密算法。该算法首先利用四维Henon超混沌系统产生超混沌序列,通过引入明文图像像素的相关特性作为参数来截取超混沌序列作为BP神经网络的训练样本,训练后得到的非线性混沌序列作为AES加密算法的目标密钥。将目标密钥代入AES加密算法进行两轮循环加密得到密文,且每轮加密过程中都会由混沌序列产生新的S盒和轮密钥,大幅度提高了密钥的随机性。仿真实验结果表明,该算法能够很好结合三者的优点,安全性非常高。     

基于二维广义Logistic映射的图像加密算法

提出一个基于广义Logistic方程构造的二维混沌映射,采用Feigenbaum常数、相图、分岔图分析的方法,研究该混沌映射的非线性动态特性;然后利用该方程生成混沌序列,将混沌序列进行优化改进,生成密钥序列;最后采用输出反馈的加密方式,改变图像的像素值,达到加密的目的。实验仿真表明,该加密算法对密钥非常敏感,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7.996 94,非常接近理想值8。加密图像像素值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接近于0,相邻像素具有零相关特性,而且密钥空间达到299比特。加密方法大大改变了明文图像的像素值,使得密文能够抵御统计攻击。     

二维超混沌系统的研究及在图像加密中的应用

构建了一个基于二维超混沌方程的非线性混沌映射,采用直方图、吸引子图的分析方法,研究了二维超混沌方程的特性;然后在该混沌方程的基础上,提出了一种新型的图像加密算法,其具体方法是先将彩色图像分离成红、绿、蓝三个分量,然后分别采用排序,异或,先排序后异或的方法进行加密。仿真结果表明,该加密算法对明文和密文都非常敏感,对初始密钥十分敏感,初值敏感性能达到10-10;密文图像的信息熵为7.908 563 896 646 1,非常接近理想值8;红、绿、蓝三个分量加密图像和明文图像之间的水平相关性系数差值分别是0.961 465 408 259 75、0.951 712 655 336 949、0.962 750 222 811 646。文章采用的加密方法完全改变了明文图像的像素值,使密文能够抵御攻击,仿真实验结果表明该加密算法具有良好的加密效果和安全性。     

基于快速混沌置乱的鲁棒型医学图像加密算法

针对现有基于混沌的医学图像加密算法的鲁棒性和效率不足,提出了一种基于快速混沌置乱的鲁棒型医学图像加密算法RMIEF-CS。算法利用两个低维的混沌系统交替迭代产生混沌序列,较好地解决了由于计算机精度有限而带来的混沌收敛问题;然后利用生成的混沌序列对图像明文数据流进行第一次置乱加密,对得到的密文采用新的混沌序列进行再次置乱得到最终密文。置乱过程中引入双向密文反馈机制增加算法的安全性和鲁棒性;算法利用低维的混沌系统生成密钥,在置乱过程中无需耗时的排序操作,并适合于任何形状的图像,具有较好的时间效率和通用性。通过仿真实验验证了RMIEF-CS具有较好的加密性能,并能在密文受损情况下解密出原始医学图像的近似版本。另外,RMIEF-CS比基于均匀置乱和混沌映射的加密方法在时间效率上提高6倍左右,因而能适用于大数据量的医学图像实时保密传输。     

改进混沌方程及压缩感知理论图像加密算法

针对传统Logistic混沌系统混沌性能低,生成伪随机序列随机性较差等问题,本文提出一种新的改进Logistic混沌方程,并与Lorenz超混沌系统、压缩感知理论相结合构建一个多混沌图像压缩加密系统。在加密过程中与传统加密算法相结合,进行置乱、扩散操作最终获得密文图像。通过改进的Logistic混沌方程获得随机性能更好的伪随机序列来构造受控测量矩阵,仿真实验表明通过改进的Logistic混沌方程来构造的受控测量矩阵在压缩率为75%的条件下峰值信噪比达到34.26 dB,与传统Logistic混沌方程相比在同等条件下提高约10 dB,并且该算法有较好的抗差分攻击性能,像素改变率（NPCR）与统一平均变化程度（UACI）接近理论值。故本文提出的加密算法具有较好的压缩性、安全性以及信号重建特性。     

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。     

基于压缩感知和超混沌系统的多图像加密算法

为了有效改善传输速率并降低带宽负担, 提出一种基于压缩感知和超混沌系统的多图像加密方案. 首先将多幅原始图像拼接成新的明文图像, 并将部分明文信息与随机正整数结合产生混沌系统初始值, 利用超混沌系统产生的伪随机序列生成加密过程所需的测量矩阵、置乱序列及扩散序列. 其次通过离散小波变换、阈值处理以及并行测量对明文图像进行压缩处理, 有效减少运算数据量, 大大加快运行速率. 最后通过无重复置乱操作和双向加模扩散得到最终的密文图像. 经多个层面的仿真模拟实验, 验证了所提算法能有效抵御剪切攻击, 且具有比较高的安全性.     

基于新余弦混沌映射的视觉安全图像加密算法

考虑到目前图像加密算法缺少了对加密后图像的视觉安全的保护,将新余弦混沌映射和贝叶斯压缩感知进行结合提出一种视觉有意义的图像加密算法是非常有价值的.首先,基于余弦函数提出了一个新的一维混沌映射用于构建受控测量矩阵,除此之外,所提出的新余弦混沌映射能够更好地扰乱图像的强相关性.其次,通过二维Arnold置乱算法对明文图像的小波包系数矩阵进行置乱.然后,借助混沌测量矩阵和双向加模扩散策略对置乱后的秘密图像进行压缩和加密.最后,通过最低有效位嵌入算法将秘密图像嵌入到经过生命游戏混合置乱后的载体图像中以得到一幅具有视觉意义的密文图像.仿真结果和安全性分析表明在保证视觉安全性和解密质量的前提下所提加密算法具备可行性和高效性.