基于离散分数阶Fourier变换本征矢量分解的图像加密算法

针对目前采用分数阶傅里叶变换对图像进行加密的算法中,其主要存在密钥敏感性较差等不足,提出一种将离散分数阶Fourier变换与指数随机相位掩膜、Logistic混沌映射结合起来进行加密的新算法。该算法在加密过程采用离散分数阶Fourier变换本征矢量分解的方法进行运算,显著提高了加密系统的安全性能。首先,对原始图像进行Logistic映射混沌置乱处理,接着与第一个指数随机矩阵A相乘,之后再经α阶离散的分数阶Fourier变换;其次,与第二个指数随机矩阵B相乘,再经β阶离散的分数阶Fourier变换;最后,利用Logistic映射对图像再次进行置乱处理来获得最终的密文图像。仿真结果表明:与其他类似加密机制相比,该加密系统兼顾了更强的密钥敏感性以及更高的安全性。     

分数阶Fourier变换在数字水印中的应用

基于混沌置乱以及离散分数阶Fourier变换,提出一种数字水印算法,该算法在分数阶傅里叶域嵌入水印,并用相关性检测的方法来提取水印。混沌序列的伪随机性和初值敏感性以及分数阶Fourier变换的变换阶数为数字水印的安全性提供了保证,通过对算法的仿真以及抗攻击性能测试,该数字水印有较好的不可感知性,算法对JPEG压缩、滤波、噪声等攻击具有良好的鲁棒性。     

基于分数阶Fourier的双混沌加密算法

图像加密在生活中有着重要地位。针对传统的自然混沌系统安全性较低的问题,提出了改进的H-L双混沌和分数阶Fourier变换的图像加密算法。 以穷举法解出的 最优解序列的顺序为基础,将混沌映射与分数阶Fourier变换结合起来, 实现了空间域和频域的置乱,使明文信息得到了隐藏。仿真实验结果表明,通过改进的算法达到了较好的加密效果,其密钥空间大、计算复杂度低、敏感性强,能有效地抵抗统计攻击等,在图形信息安全方面有一定的应用价值。     

量子混沌和分数阶Fourier变换的图像加密算法

针对传统的自然混沌系统安全性低的问题,提出了量子混沌和分数阶Fourier变换的图像加密算法。通过引入量子Logistic混沌映射,解决了Logistic映射存在的周期窗口、伪随机和非周期性不好等缺陷,还改善了计算机进行浮点数运算丢失精度的问题。同时将混沌系统和分数阶Fourier变换相结合,实现了介于空间域和频域的分数域置乱,克服了传统一些方法只在单一域变换和单纯使用某一种方案而导致参数变量少,系统结构简单,直方图不均匀等缺点。实验和仿真结果表明,该算法具有密钥空间大,计算复杂度低,敏感性强等优点,能够有效地抵御统计分析攻击。     

基于混沌系统和分数阶傅里叶变换的图像加密算法

设计一种基于混沌系统和FRFT（Fractional Fourier Transform）的图像加密算法。图像加密过程分两个步骤：首先利用混沌系统生成的置乱矩阵对图像进行置乱加密,然后利用FRFT将置乱加密的图像进行双随机相位加密得到最终的加密图像。该方案的安全性依赖于混沌系统的参数敏感性、相位掩膜和FRFT阶的随机性。理论分析和仿真实验表明,该方案具有良好的图像加密效果。     

离散分数阶Fourier变换的高速FPGA实现

介绍了一种直接在时域和频域对信号进行离散的数值计算方法.针对工程实际,提出了一种基于FPGA的硬件实现方法,同时给出了具体的算法和计算机仿真结果.     

分数阶Fourier变换域极值搜索的混沌优化算法研究

正如傅里叶变换采用正弦基,单频信号能够在频域形成峰值,分数阶Fourier变换采用线性调频基,线性调频(LFM)信号能够在分数阶Fourier域上实现聚焦,利用此聚焦性通过搜索峰值可实现LFM信号检测和参数估计.通常采用步进式搜索方法,效率低下.为了克服该缺点,通过对分数阶Fourier域优化问题本质的研究,将混沌优化算法引入到分数阶Fourier域极值搜索中.仿真结果表明:本文的方法优于传统的步进式搜索法.     

基于分数阶Fourier变换的数字图像加密算法研究*

基于分数阶Fourier变换和混沌,提出了一种数字图像加密方法。具体算法为：先对图像进行混沌置乱,再进行X方向的离散分数阶Fourier变换;然后在分数阶Fourier域内作混沌置乱,再进行Y方向的离散分数阶Fourier变换;最后将加密图像的实部与虚部映射到RGB,形成可传输的彩色加密图像。实验结果表明,该加密算法具有很好的安全性,在信息安全领域有较好的应用前景和研究价值。     

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。     

基于Hermite特征矢量的二维离散分数维变换

分数维变换（FRFT）是分析时变信号的强有力工具之一,它可实现信号在时频域中任何角度的旋转。由于分数维变换的重要性,实现离散分数维变换（DFRFT）则显得很重要。根据DFRFT具有DFT的Hermite特征矢量这一特性,对二维离散信号进行二维DFRFT分析,此方法即可满足旋转特性,具又可获得与连续FRFT相似的结果。     

基于级联混沌系统的分数域语音加密算法

为保证语音信号在通信传输中的安全性,提出一种基于级联混沌系统的分数域语音加密算法.首先,对语音信号进行分组;其次,利用混沌系统获取分数傅里叶变换的阶次,各组数据对应的阶次呈动态变化;然后,采用具有较低计算复杂度的采样型分数傅里叶离散变换得到各组对应的分数域谱数据;最后,利用级联混沌系统依次对各组分数域进行数据加密,从而...     

Research progress on discretization of fractional Fourier transform

As the fractional Fourier transform has attracted a considerable amount of attention in the area of optics and signal processing, the discretization of the fractional Fourier transform becomes vital for the application of the fractional Fourier transform. Since the discretization of the fractional Fourier transform cannot be obtained by directly sampling in time domain and the fractional Fourier domain, the discretization of the fractional Fourier transform has been investigated recently. A summary of discretizations of the fractional Fourier transform developed in the last nearly two decades is presented in this paper. The discretizations include sampling in the fractional Fourier domain, discrete-time fractional Fourier transform, fractional Fourier series, discrete fractional Fourier transform （including 3 main types： linear combination-type; sampling-type; and eigen decomposition-type）, and other discrete fractional signal transform. It is hoped to offer a doorstep for the readers who are interested in the fractional Fourier transform.     

Digital computation of the weighted-type fractional Fourier transform

The paper reveals the time-frequency symmetric property of the weighted-type fractional Fourier transform (WFRFT) by investigating the original definition of the WFRFT, and proposes a discrete algorithm of the WFRFT based on the weighted discrete Fourier transform (WDFT) algorithm with constraint conditions of the definition of the WFRFT and time-domain sampling. When the WDFT is considered in digital computation of the WFRFT, the Fourier transform in the definition of the WFRFT should be defined in frequency (Hz) but not angular frequency (rad/s). The sampling period Δt and sampling duration T should satisfy Δt = T/N = 1/N(1/2) when N-point DFT is utilized. Since Hermite-Gaussian functions are the best known eigenfunctions of the fractional Fourier transform (FRFT), digital computation based on eigendecomposition is also carried out as the additional verification and validation for the WFRFT calculation.     

基于混沌动态随机分组与调制分数阶FFT旋转因子的图像加密

针对分数阶傅里叶变换(FRFT)图像加密中,由于FRFT旋转因子单一性和分组单一性而引起的安全性问题,提出一种新的加密方法——混沌动态随机分组与随机调制FRFT旋转因子。该方法采用3个混沌子系统:用子系统1(密钥)对明文进行无损预加密,得到(一次)密文;然后,用子系统2对FRFT进行动态分组;用子系统3对FRFT旋转因子进行随机调制。接着,用经动态分组、随机调制旋转因子后的FRFT对(一次)密文进行二次加密。相邻像素相关性、像素改变率等测试结果表明,该算法对统计攻击和差分攻击具有较强的抵御能力;实时性、还原性测试表明,一次加密中,采用无损方式与有损相比,其解密用时减少了52.5%,解密后明文相似度提高了4.5%,由此,免除了去噪处理,降低了系统开销。安全性测试表明, 与单纯调制旋转因子方法相比,随机分组与调制旋转因子方法的信息熵提高了1.7%,抵御穷举法攻击的能力提高了10³⁶³⁵倍。由此表明,该方法在实时性、还原性、安全性等方面,均优于混沌密钥单纯调制FRFT旋转因子算法。     

The multiple-parameter fractional Fourier transform

The fractional Fourier transform （FRFT） has multiplicity, which is intrinsic in fractional operator. A new source for the multiplicity of the weight-type fractional Fourier transform （WFRFT） is proposed, which can generalize the weight coefficients of WFRFT to contain two vector parameters m,n ∈ Z^M . Therefore a generalized fractional Fourier transform can be defined, which is denoted by the multiple-parameter fractional Fourier transform （MPFRFT）. It enlarges the multiplicity of the FRFT, which not only includes the conventional FRFT and general multi-fractional Fourier transform as special cases, but also introduces new fractional Fourier transforms. It provides a unified framework for the FRFT, and the method is also available for fractionalizing other linear operators. In addition, numerical simulations of the MPFRFT on the Hermite-Gaussian and rectangular functions have been performed as a simple application of MPFRFT to signal processing.     

MIMO-OFDM system based on fractional Fourier transform and selecting algorithm for optimal order

In the rapidly time-varying channel environment, the performance of traditional MIMO-OFDM system is deteriorated due to the intercarrier interference. In this paper, a novel MIMO-OFDM system is proposed, in which the modulation and de- modulation of the symbols are implemented by the fractional Fourier transform instead of traditional Fourier transform. Through selecting the optimal order of the fractional Fourier transform, the modulated signals can match the time-varying channel characteristics, which results in a mitigation of the intercarrier interference. Furthermore, an algorithm is presented for selecting the optimal order of fractional Fourier transform, and the impact of system parameters on the optimal order is analyzed. Simulation results show that the proposed system can concentrate the power of desired signal effectively and improve the performance over rapidly time-varying channels with respect to the traditional MIMO-OFDM system.     

基于分数傅里叶变换的二维工程图水印算法

提出一种基于离散分数傅里叶变换（DFRFT）的二维工程图数字水印算法。该算法分块提取工程图中线段的相对坐标线构造复值信号量,将水印嵌入复值信号量的分数傅里叶变换频谱（FRT）中。实验表明,该算法对平移、旋转、缩放、部分实体删除或添加等攻击具有良好的鲁棒性,同时具有良好的安全性。