最邻近耦合映射格子耦合非线性混沌映射的图像加密算法研究

针对当前的混沌映射加密算法普遍难以兼顾高计算效率和高安全性,无法满足互联网实时性传输要求等不足。设计了伪随机数同步生成器和并行化掩蔽技术;并引入周期性边界条件,根据2D混沌映射与最邻近耦合映像格子推导出耦合模型,提出一种2D分段非线性混沌映射耦合最邻近耦合映像格子的图像加密算法。通过伪随机数同步生成器生成算法的初始条件与参数,然后根据该耦合模型迭代初始值,得到一组伪随机数;最后利用该伪随机数根据加密变换函数对明文图像进行双向加密,利用S盒对加密元素进行替代,并进行掩蔽处理。仿真结果显示:与当前混沌加密算法相比,该算法安全性以及计算效率更高,可满足互联网实时性传输要求。     

一种基于耦合映像格子的彩色图像加密算法

为了改进彩色图像加密算法的安全性等性能,设计了一种基于耦合映像格子的彩色图像加密算法。首先通过一维鲁棒混沌映射对彩色图像的三个基色矩阵基于比特运算完成预处理的置乱操作并分块,对子矩阵进行轮加密,通过耦合映像格子生成S盒,每一轮加密过程先根据辅助密钥选择S盒进行非线性替换,替换后矩阵再两两组合进行双向加密,实现在分量内扩散加密的同时降低相同像素对应三基色分量的相关性。算法将Logistic映射结合明文信息得到混沌系统的初值,有效提高了加密算法对系统初值和明文的敏感性,理论分析及实验表明该算法具有更好的安全性和加密效果。     

基于三维混沌猫映射的数字图像加密算法

提出了一种新的基于3维混沌猫映射的图像加密方法。该方法采用改进的3维混沌猫映射来提高加密的置乱程度，并把耦合映像格子模型（Coupled map lattice，CML）映射引入加密的扩散过程，明显提高了加密系统的初始敏感性和安全性。仿真结果表明，该方法具有足够大的密钥空间和足够高的安全性，不仅能抵抗差分攻击、选择明文攻击、统计攻击等，而且取得了复杂度和速度的良好折中。     

基于量子混沌映射的高效安全的图像加密算法

提出了一种基于带密钥的广义Arnold变换和量子混沌映射的图像加密算法。首先,利用二维Logistic映射产生初始条件和参数;其次,利用带密钥的广义Arnold变换对彩色图像的像素值进行置换;最后将初始条件和参数代入到量子混沌系统中,由该系统产生的一系列伪随机数与图像的像素值进行异或,改变各个位置的像素值,进而达到加密的效果。为了提高加密系统的复杂性和随机性,二维Logistic映射和二维量子混沌映射都结合加权耦合映像格子以运用到加密系统中。     

一种高效的自适应彩色图像加密算法

将自适应的灰度图像加密算法引入彩色图像加密中,针对其安全性不理想和效率低等问题,采用耦合映像格子及AMS变换进行改进,设计一种新的自适应彩色图像加密算法。理论分析和仿真实验表明该加密算法操作简单、运算速度快、安全性高,能够在实际的并行计算平台上使用。     

基于2D sine Logistic混沌映射的医学图像频域加密算法

针对现有医学图像加密算法在加密效率和安全性上的不足,提出一种基于2D sine logistic混沌映射的医学图像小波域加密算法。算法首先利用整数小波变换将医学图像从空域转换为频域,充分打破像素间的相关性;其次,利用2D sine logistic混沌映射生成混沌序列,选取三级小波分级的低频系数LL3进行扩散和置乱加密,提高加密效率;并且将二级小波分解的中高频系数HL2和LH2进行扩散加密,解决加密图像中存在的明显轮廓问题;最后将加密后的小波系数进行小波逆变换得到加密图像。实验仿真结果表明,算法具有高安全性和加密效率,与现有空域方法相比,加密时间约为1/40;与现有频域方法相比,在保证加密效率情况下具有更好的加密图像隐蔽性。     

基于交叉耦合映像格子的图像加密方案的设计

交叉耦合映像格子是一种用于描述时空系统混沌状态的模型,基于交叉耦合映像格子的混沌特性提出了一种新颖的图像加密方案,用Chebyshev映射提供交叉耦合映像格子的初值,并用所产生的时空混沌序列值对原图像进行迭代和置乱处理,经发送方发送,通信双方同步后,接收方通过解密方案得到相应的解密图像,实现了图像的保密通信.方案的密钥空间较大,因此具有较高的安全保密特性,同时对初值的高度敏感性提高了加密方案的抗攻击能力.仿真结果验证了方案的可行性,并且体现了应用在图像加密中的交叉耦合映像格子算法的有效性和优越性.     

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。     

双向耦合映像格子模型的图像加密方法

研究并改进了双向耦合映像格子模型所产生伪随机序列的平衡性。设计了加密系统的密钥结构,可有效地抵御蛮力攻击和已知明文攻击。通过图像像素值的扰乱和像素位置的置乱来实现加密并对算法进行数字仿真和安全性分析。实验结果和理论分析表明算法具有良好的加密效果、较高的安全性和较高的密钥敏感性。     

基于复合混沌系统的数字图像加密方法研究

分析了现有图像加密方法的安全性,提出了一种改进的图像加密方法,将两套Logistic映射组合起来构成参数变化的双Logistic映射复合混沌系统,系统中的Logistic映射相互控制对方的μ参数,并产生两个混沌序列。然后用其中一个混沌序列对图像矩阵进行置乱,另一个混沌序列用于对图像信息进行异或加密。计算机仿真结果表明,该加密方法具有良好的加密效果,具有可行性,算法实现简洁,有较强的抗攻击和抗噪声能力。     

A secure image encryption scheme based on genetic mutation and MLNCML chaotic system

Multimedia Tools and Applications - This paper presents a novel encryption scheme based on genetic operations and Mixed Linear-Nonlinear Coupled Logistic Map Lattice (MLNCML) spatiotemporal chaotic...     

Color image DNA encryption using mRNA properties and non-adjacent coupled map lattices

This paper proposes a novel algorithm for encrypting color images. The innovation in this study is the use of messenger ribonucleic acid (mRNA) encoding to import into Deoxyribonucleic acid (DNA) encoding. For permutation of the plain image bits, we use Arnold’s Cat Map at the bit-level. Then, using Non-Adjacent Coupled Map Lattices (NCML), we apply diffusion operations to the permuted color channels. We also provide the upgrade of the diffusion phase with DNA encoding. In the proposed algorithm, the choices are random depending on the secret key, which is implemented using a simple logistic map. Hashing the string entered by the user, the secret key, parameters, and initial values are generated by the Double MD5 method. The results of tests and security analysis showed that the results of encryption with this scheme are effective, and the key space is large enough to withstand common attacks.

     

基于时空混沌系统的图像分组加密算法

针对一般图像加密算法不能并行化运行的缺陷,提出一种新的基于耦合映象格子（CML）和分组加密技术的图像加密算法。首先对图像一部分进行分组,并迭代混沌系统,产生与图像分组数相同数目的混沌序列。使用混沌序列值与图像分组部分进行混合操作,其操作结果用来对图像另一部分进行加密。所提算法能够并行地实现图像加密,并可用于彩色图像加密。实验表明该加密算法计算简单,易于实现,密钥敏感性强,在安全性和效率上也有很好的表现。     

基于CML的JPEG格式兼容加密算法

保持MPEG-4视频格式兼容的选择加密算法有很多应用优势,但并不适用于JPEG图像。该文基于耦合映像格子系统,提出几种保持JPEG格式兼容的基本加密技术,并对其进行改进。分析改进后算法的安全性。实验结果证明,该算法对JPEG图像编码加密具有较高的实用价值。     

Bit-level quantum color image encryption scheme with quantum cross-exchange operation and hyper-chaotic system

In order to obtain higher encryption efficiency, a bit-level quantum color image encryption scheme by exploiting quantum cross-exchange operation and a 5D hyper-chaotic system is designed. Additionally, to enhance the scrambling effect, the quantum channel swapping operation is employed to swap the gray values of corresponding pixels. The proposed color image encryption algorithm has larger key space and higher security since the 5D hyper-chaotic system has more complex dynamic behavior, better randomness and unpredictability than those based on low-dimensional hyper-chaotic systems. Simulations and theoretical analyses demonstrate that the presented bit-level quantum color image encryption scheme outperforms its classical counterparts in efficiency and security.     

基于耦合映射格子的混沌块密码系统

提出一个基于耦合映射格子的混沌块密码系统,设计一种明文块加密顺序的动态更新规则,每次更新的子区域顺序以及不同子区域明密文之间的复杂反馈关联均使得明密文之间的规律更加隐蔽。采用简单一维混沌映射,仿真实验表明,与类似的混沌加密算法比较,得出的各项统计数据均显示该系统具有较高的安全性及加解密效率。     

双混沌映射的图像加密技术

为了提高图像加密算法的安全性和高效性,提出了一种分段Logistic混沌映射与Cat映射相结合的双混沌系统。首先由改进后的Logistic映射确定选用哪种映射进行迭代,从而确定混沌密钥,最后对算法的安全性进行分析。实验结果表明,该算法的密钥空间较大,并具有较高的初值敏感性和抗攻击能力,是一种新的有效的图像加密算法。     

A new image encryption algorithm based on non-adjacent coupled map lattices

We propose a new image encryption algorithm which is based on the spatiotemporal non-adjacent coupled map lattices. The system of non-adjacent coupled map lattices has more outstanding cryptography features in dynamics than the logistic map or coupled map lattices does. In the proposed image encryption, we employ a bit-level pixel permutation strategy which enables bit planes of pixels permute mutually without any extra storage space. Simulations have been carried out and the results demonstrate the superior security and high efficiency of the proposed algorithm.     

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。