基于混沌与菲涅尔变换的多彩色图像加密算法

针对常见的基于混沌系统的多图像光学加密存在密钥敏感性不强、加密方法安全性不高等问题，设计了基于混沌Chen系统和菲涅尔变换的多彩色图像光学加密方法。首先，每幅彩色图像均被分解为R、G和B通道，并对每个通道的幅值独立进行归一化处理，得到归一化图像。其次，设定混沌系统初始值和控制参数，利用Chen混沌系统生成三个高维混沌相位掩码，分别对每幅图像的三通道相位信息进行调制处理，然后将调制后的R、G、B通道分别进行叠加重组。并对重组后的通道图像分别进行菲涅尔变换处理，得到相应的通道密文。最后，将通道密文重新融合，得到最终的密文图像。数值仿真结果表明，与现有的基于混沌系统的加密算法相比，所提算法具备更高的密钥敏感性，以及更高的抵抗各种攻击的能力，熵值达到了7.996,稳定的NPCR和UACI分别为99.84%、35.63%。     

一种基于菲涅耳变换的信息隐藏算法研究

为了提高网络传输信息的保密性能,提出了一种基于菲涅耳变换的隐藏算法,该算法将两幅尺寸同为[N×N]的可视隐藏信息进行菲涅尔变换,将变换得到的实部与虚部随机地加载于尺寸为[2N×2N]可视图像相应像素的邻近位置.考虑到可视图像像素的最大灰度值为255,采取特定方式对载体可视图像的灰度值进行了处理。该算法将信息的嵌入方式、光波长和衍射距离等信息作为密钥,安全性高,并且能够获得高质量的重建图像。实验证明该算法具有一定的实用性。     

基于相位恢复和混沌图的多图像并行加密算法

基于相位恢复算法提出了分数傅里叶变换域的多图像加密算法。一组图像作为复值图像的振幅部分分别采用不同分数阶傅里叶变换加密到一个混沌图上;通过非线性加密过程产生的相位密钥与明文相关,所提的加密算法可以抵抗已知明文攻击,选择明文攻击和选择密文攻击。通过混沌系统还原的混沌图可以独立解密所有图像,加密容量较大。仿真结果验证了该方法的可行性、有效性和安全性。     

基于Wigner变换的菲涅耳衍射光场的算法

通过建立在一定约束条件下的菲涅耳衍射光场与分数阶傅里叶变换的等效性,以及在新的菲涅耳衍射系统（即球面波照射下的无透镜光学衍射系统）下,利用菲涅耳远场衍射和近场衍射的相关性,提出了一种基于Wigner变换的菲涅耳衍射光场的新算法,并用计算机模拟了相应的结论.较之传统算法,该算法更加简单明了,而且为进一步研究光场的分布特征提供了新的途径.     

融合神经网络变换和通道置乱的彩色图像加密

针对传统彩色图像加密过程中密钥空间小、彩色通道加密不彻底导致的密文图像抗差分攻击能力弱等问题,提出一种融合神经网络随机变换和通道置乱的彩色图像加密算法。将彩色图像R、G、B色彩通道进行分离,利用变换技术分别对3个色彩通道进行像素级置乱;利用并行混沌系统生成两组伪随机序列,引入人工神经网络对其进一步变换生成新序列。使用随机序列分别对彩色图像的通道内和通道间进行像素级扩散和置乱。实验结果表明,神经网络随机性可显著扩大密钥空间,提出算法在密文图像安全性和抗攻击能力上具有显著优势。     

对合参数变换耦合双随机相位的图像加密算法

为了解决当前双随机相位加密系统的明文与密文函数之间相对简单的依赖关系,导致加密系统的安全性能不高等难题,引入非标准二阶互逆-正交参数变换,设计对合参数变换,并将其引入到双随机相位加密系统中,提出了对合参数变换耦合双随机相位的图像加密算法.利用位置集合置乱技术扰乱明文;由对合参数变换与相位矩阵,设计加密函数,完成置乱像素的扩散;并将递归运算嵌入到对合参数变换中,实现加密系统的简单结构及快速计算.仿真结果表明:与其他互逆-正交参数变换加密机制相比,本加密算法更安全,熵值约为7.99986,相邻像素的自相关性更低;且密钥空间巨大,获取的密文具有更高的抗强力攻击性能,能防止图像被肆意篡改.     

基于快速响应码约束的光学图像加密算法

为提高光学图像加密算法的安全性与解密质量,方便密钥的存储、管理与传输,提出一种基于快速响应(QR)码约束与混沌Gyrator变换的图像加密算法。引入二维耦合混沌系统,利用明文像素对其进行迭代后输出2个随机相位掩码。通过2个混沌序列来计算2个Gyrator变换的旋转角度,然后利用明文生成相应的QR码,并将其置于2个随机相位掩码结构的输入平面,通过两级Gyrator变换输出一个实值密文。同时,借助QR码的支撑约束条件对传统的相位检索技术进行改进,最终从密文中检索到初始的QR码后解密图像。实验结果表明,与借助圆谐分量展开与Gyrator变换实现光学图像加密的算法相比,该算法具有较高的安全性与解密质量,在噪声攻击下,其复原图像的失真度较低。     

截断Baker变换及其在数字图像加密中的应用

利用截断面包师变换对图像进行加解密。首先介绍了截断面包师变换定义及其性质；然后采用截断Baker变换对图像进行加密运算，将加密后的图像和密钥分别从公共通道和密钥通道传输，解密算法是加密算法的逆过程。试验结果表明，截断面包师变换具有很好的统计特性，该算法能够得到令人满意的结果。     

基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密算法

为了增强光学加密技术的安全性与降低密文的数据容量,本文提出了基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密算法。首先,引入Logistic映射,利用明文特性 来生成其初值,利用其输出的混沌序列来生成压缩感知的测量矩阵;随后,基于压缩感知理论,对明文进行预处理,获取中间密文;利用logistic映射的随机序列来计算Gyrator变换的旋转角度,联合随机相位掩码,利用Gyrator变换方法对中间密文完成光学调制,得到最终密文。实验结果显示：与当前光学加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与抗明文攻击能力。     

分数傅里叶变换合成计算全息与数字重现

传统的计算全息图大多采用菲涅耳衍射积分得到,但菲涅耳衍射积分在描述整个衍射光场中,没有一个统一的采样方法对积分进行数值计算,从而给计算带来不便。为了更好地研究计算全息图问题,文章引入了分数傅里叶变换,通过利用分数傅里叶变换的一种快速数值模拟算法,提出了一种基于分数傅里叶变换的合成空间三维物体全息图的新方法,并用计算机模拟了合成的全息图及其数字重构的结果。实验结果表明:由于分数阶的引入,得到一种处理光场衍射问题的统一算法,因此用分数傅里叶变换来处理光场衍射问题是十分理想的。     

二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密算法

针对现今分数阶Fourier变换和传统混沌加密的不足,提出了一种基于二维离散分数阶Fourier变换的双混沌图像加密算法。该算法首先借助明文图像信息生成辅助密钥矩阵与输入密钥相结合得到混沌序列,再将生成的中间密文作为二维离散分数阶Fourier变换输入,最后进行置乱操作,使得明文信息得到很好的隐藏。通过实验仿真表明,该算法不仅能有效抵抗统计特征攻击、差分攻击,而且大大改善经传统分数阶Fourier变换后直方图像不平滑的缺点,达到很好的加密效果。     

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。     

支持属性撤销且抗泄漏的密文策略属性基加密

针对边信道攻击引起密码系统秘密信息泄漏问题,提出抗密钥泄漏且支持属性撤销的密文策略的属性基加密方案。提出的方案具有完全安全性。基于双系统加密技术,给出的方案在标准模型下是可证安全的。该方案不仅可以抵抗私钥的泄漏而且也可以抵抗主密钥的泄漏。此外,给出的方案通过密钥的有效更新还可以抵抗密钥的持续泄漏。     

防止差分功耗分析攻击的软件掩码方案

以差分功耗分析（DPA）为代表的旁路攻击对包含AES算法的加密设备构成了极大威胁,目前关于防御DPA的方法研究主要针对硬件加密电路,对软件加密系统研究不足。提出一种引入掩码矩阵的软件防护方案,对智能卡加密算法运行过程中每个可能泄漏的中间值添加随机掩码,并对掩码矩阵采取动态更新策略以提高效率,实验结果表明,提出的方案具有抵抗差分功耗攻击的能力,同时效率相较于未采用动态更新的方案提高了将近1倍,该方案设计简单且易于实现,从而为智能卡的安全设计提供参考。     

一种混沌流密码算法设计与实现

提出了一种基于Logistic混沌映射的流密码算法,该算法利用混沌本身所具有的随机特性,提出了一种新的对混沌系统扰动的方法。通过编码算法以及在混沌随机序列数字化的基础上引入一种新的非线性变换算法,以抵抗对混沌流密码系统的各种攻击。经统计测试和相关分析,密钥序列具有较高的线性复杂度和良好的密码学特性。整个加密系统的周期性大、灵活性好,加密模型还可以推广到其他混沌系统。     

混沌映射和流密码结合的图像加密算法仿真

为了有效改进彩色图像加密的效果和安全性,在对采用混沌映射的图像加密算法研究的基础上,提出一种结合混沌映射和流密码的彩色图像加密算法。加密过程采用置乱-扩散结构:在置乱阶段首先根据输入图像初始化Kent混沌系统,再利用Kent混沌系统生成ZUC-256流密码算法的初始密钥和初始向量,ZUC-256算法随后生成随机序列对彩色图像进行R、G、B三轮像素值置乱。在扩散阶段同时使用Kent混沌系统和ZUC-256流密码算法生成的随机序列对输入图像的像素值进行扩散。仿真结果显示,提出的算法具有加密算法简单、密钥空间大等特点,能较好地抵抗差分分析攻击、统计特性攻击。     

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。     

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。