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。     

一种基于分块和混沌网的图像置乱方法

图像置乱是实现图像加密的重要手段之一。由于混沌系统具有非周期性、遍历性、伪随机性和对初值的高度敏感性,因而已被广泛应用于图像置乱。为提升图像置乱效果和置乱性能,现提出了一种图像分块与混沌网相结合的图像置乱方法。该方法首先利用一种分块思想将图像进行置乱,进而构造一种混沌网,并将其应用于分块置乱的结果。实验结果表明,该方法不仅可取得良好的置乱效果,并具有较强的抗攻击性能。     

基于改进Logistic映射的混沌图像加密算法

经典Logistic映射存在系统参数范围受限、混沌序列分布不均等问题。对Logistic映射进行改进并将其应用于图像加密中,设计一种置乱与扩散同时操作的图像加密算法。对经典Logistic映射增加模运算并对其所生成序列进行二进制比特重排,利用改进Logistic映射生成具有更好混沌特性的伪随机序列并用于加密系统的置乱和扩散阶段。将所生成的伪随机矩阵与明文图像矩阵进行异或操作以实现明文图像预加密。在此基础上,采取置乱与扩散同时操作的策略以置乱和扩散预加密后的图像从而得到密文图像。安全性分析及实验结果表明,该算法具有良好的加密性能和安全性,可以抵抗暴力攻击、差分攻击等常见攻击。     

一种基于时空混沌系统的彩色图像自适应位级加密算法

基于时空混沌系统,提出了一种新的自适应的在位级进行操作的彩色图像加密策略。首先将原始明文图像转化为R、G、B 3个分量,接着采用自适应方法进行加密,即先用B加密R得到R′,用R′加密G得到G′,用G′加密B得到B′,用B′加密R′得到R″,如此循环一轮即得到加密后的密文图像。加密操作包括置乱和扩散,使用时空混沌系统CML对原始图像在位级进行置乱,然后采用Logistic系统对置乱后的二值图像进行扩散。混沌系统的初始值受明文信息的影响,使得算法对明文敏感。对密钥空间、图像直方图、密钥敏感性、相关性、信息熵、明文敏感性、密码攻击进行的测试和分析,证明了算法的安全性和高效性,其在图像保密通信领域具有巨大的应用潜力。     

基于2D Arnold混沌映射和初等细胞自动机的图像加密算法

为了设计出安全高效、加密性能良好的图像加密系统,结合混沌映射、细胞自动机和四叉树分解的良好特性,提出一种基于2D Arnold混沌映射和初等细胞自动机的图像加密算法。该算法首先利用2D Arnold混沌映射对像素位置进行置乱,然后利用基于四叉树分解的初等细胞自动机,对置乱后的图像在比特级下进一步混淆,从而得到密文图像。仿真实验表明,该算法在低迭代次数的情况下也能取得良好的加密效果,并且对明文和密钥的敏感性强, 能够有效地抵抗基于差分特性的攻击,是一种快速高效、安全性高的加密方法。     

基于混合混沌系统的图像加密算法

本文讨论了一种基于chen’s系统和指数映射的图像加密算法。该算法通过设置与明文相关的特定参数对两个混沌系统的输出序列进行变换。通过异或操作交替使用这两个混沌序列,实现了对图像的快速加密。实验结果表明,此算法密钥空间大,对密钥和明文很敏感,置乱效果好,对统计分析具有良好的安全性,并能抵抗已知明文攻击和选择明文攻击。     

对“一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进”的选择明文攻击

针对一种改进的超混沌图像加密算法进行攻击.该算法利用超混沌系统对像素矩阵的初等变换实现像素置乱,并将像素置乱后的矩阵与超混沌系统的不同组合进行异或运算实现图像扩散.由于该算法采用易被攻击的矩阵初等变换和异或运算的加密措施,使其很难抵抗各种攻击.选择三个各具特点的明文矩阵,在未知加密密钥的前提下对该算法进行选择明文攻击.仿真结果表明对该算法实现了选择明文攻击.     

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。     

基于混沌映射和二次剩余密码的彩色图像加密方法

针对彩色图像的有效加密问题,提出了一种基于Logistic 混沌映射和二次剩余密码体制的彩色图像加密方法。首先,使用了一组对称的128比特的密钥,并以此计算Logistic 混沌映射的初始条件和控制参数。然后,通过具有不同参数的两级Logistic 混沌序列对图像像素进行两级置乱。最后,通过二次剩余密码体制对置乱图像中像素值进行改变,实现图像像素的扩散。仿真结果表明,该方法在密钥敏感性、相邻像素相关性、明文敏感性和信息熵等方面具有优越的性能,且加密速度较快。     

基于蔡氏电路混沌系统的图像加密方法

鉴于低维混沌加密存在密钥空间相对较小的局限性,基于三维蔡氏电路混沌系统的图像空域置乱加密方法可避免该局限性.利用产生的混沌序列,经过预处理生成置乱索引矩阵用于图像加密.该方案密钥敏感性高,可实现多幅图像的并行加密,是一种具有较高的安全性,加密效率高,且易于实现的图像加密算法.     

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。     

基于混沌映射的图像块加密算法

针对图像置乱和扩散加密算法中的漏洞,提出一个明文信息可以参与的加密算法.通过耦合混沌序列来提取部分明文信息,采用提取的明文信息控制密钥的产生进而对明文加密.在加密的过程中,利用计算机二进制的特点进行分块加密,并对图像进行扩散处理.理论分析和仿真实验结果表明,该算法具有足够大的密钥空间,密文对密钥很敏感,能够抵抗明文攻击和统计攻击,比仅对图像置乱和扩散加密更安全,并且加密效果较理想,可广泛应用于信息安全领域.     

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。     

基于级联混沌系统改进的图像加密算法

针对目前混沌加密数字图像难以抵抗已知/选择明文攻击的主要缺陷,提出了基于级联L-L混沌系统改进的图像加密算法。不同于传统Fridrich置乱和扩散的架构,采用一种新的改进的加密算法架构使置乱-扩散过程相结合,并利用明文MD5值分组异或调制级联混沌系统的参数和初始值,增加算法对明文的敏感性,从而使整个加密算法能有效地抵抗已知/选择明文攻击。实验结果表明：该改进算法有着很好的加密效果和安全性,并在明文敏感性分析方面效果更好,能有效抵抗已知/选择明文攻击。     

基于混沌系统和人工神经网络的图像加密算法

针对一些基于混沌的图像加密算法中存在密钥与明文不相关, 混沌序列存在周期性等问题, 提出新的加密方案. 首先基于明文图像和哈希函数SHA-384产生Lorenz混沌系统的初值, 控制混沌系统产生混沌序列, 然后引入人工神经网络对混沌序列进行训练以消除其混沌周期性, 输出新的序列. 使用新的序列对明文图像进行置乱和扩散操作, 完成加密. 实验结果表明, 该算法提高了密文的安全性, 增大了密钥空间, 同时能抵抗各种攻击方式.     

密钥动态选择机制的图像加密算法

构造了一个六维离散混沌系统，并在此混沌系统的基础上设计了一个伪随机数生成器。基于该伪随机数生成器提出了一种密钥动态选择机制的图像加密方案。该加密方案采用了经典的置乱-扩散加密结构。在该加密方案中，置乱序列与明文图像的像素总和相关，而在扩散阶段的扩散密钥流是根据每个像素值动态变化的，因此算法能抵抗选择明文（密文）的攻击。解密时的密钥只是混沌系统的初始值，明文图像的像素的总和是不需要的，因此克服了“一次一密”加密方案（加密不同明文所用密钥不同）中密钥管理的难度。实验结果和安全性分析表明：该算法具有密钥空间大、密文没有明显的统计特性、密文对明文和密钥非常敏感、能够抵抗差分攻击和选择明（密）文的攻击等优点，具有良好应用前景。     

自适应分块的医学图像混沌加解密算法

针对现有基于混沌的医学图像加密算法未考虑图像纹理特征的不足,提出了一种自适应分块的医学图像混沌加解密算法。首先利用2D Sine Logistic混沌系统生成两个具有良好混沌特性的安全序列;然后将图像分成固定尺寸的图像块,并计算图像块的最大像素差和方差,根据设定的阈值将图像块划分成纹理平滑块和纹理复杂块;最后利用混沌序列1对平滑块进行密文反馈加密,利用混沌序列2对复杂块进行明文反馈加密,得到加密后的图像。算法有效地考虑了图像块的纹理特性,优化了混沌加密算法,提高了医学图像的加解密效率。实验仿真结果表明,提出的算法具有高的安全性和加解密效率,相比现有方法加解密速度提高1倍左右。算法适用于大数据量的医学图像实时加解密。     

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。     

新的基于双混沌系统和压缩感知的图像加密算法

图像加密技术在当今多媒体应用和互联网信息安全传输中发挥着重要作用,但存在一些问题。多数图像加密算法存在密文图像在传输过程中占用带宽较高、图像加密速度慢、图像加密算法没有与明文关联、没有完备密文反馈机制等问题,这些问题影响着图像加密算法的安全性和易用性。为了解决上述问题,对压缩感知技术和混沌系统进行了研究,提出了一种新的基于双混沌系统和压缩感知的明文关联的图像加密算法。采用明文图像关联密钥,将明文图像哈希值与Logistic混沌系统参数进行关联;采用离散小波变换对明文图像进行稀疏处理;通过Logistic混沌系统生成随机测量矩阵,结合压缩感知技术和随机测量矩阵对图像进行一次加密,得到中间图像;对中间图像再次进行哈希,与明文图像哈希值共同关联Rucklidge混沌系统初值;使用Rucklidge混沌系统和加密算法控制中间图像进行二次加密,得到密文图像。加密算法是一种新的明文关联加密算法,该算法使用图像自身像素值控制中间图像置乱,可以增强明文关联,建立密文反馈机制。仿真结果和性能分析表明,所提算法加密性能良好,加密后图像可按照压缩比例进行压缩,有效减小密文图像尺寸,且可以很好地抵抗已知明文攻...     

抗明文攻击的动态DNA编码数字图像加密算法

针对传统图像加密算法易受明文攻击的问题,提出了结合DNA动态编码和离散混沌系统的数字图像加密算法。首先,选取动力学特性复杂且计算复杂度低的离散混沌系统,为图像密码系统提供优质熵源。接着,设计明文相关机制生成混沌加密序列以抵御选择明文攻击。然后,利用混沌序列对图像比特平面置乱,并依次进行DNA编码、混淆和解码的操作。最后,执行比特平面混淆以获得最终的密文。理论分析和实验结果表明,本文的图像加密算法具有密钥空间大、相邻像素相关性强、直方图统计特性优良等特性,该算法在抵抗明文攻击时的鲁棒性。