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。     

基于混沌映射的图像加密算法

目前大多数图像加密方法都只是针对方形图像的加密,为了解决这一局限性提出了一种同时适用于方形和矩形图像的加密算法。将基于图像拉伸和折叠获得的新二维映射用于图像位置置乱,将含有混沌映射的扩散函数用来改变原图各像素点的灰度值,从而得到位置置乱和灰度置乱相结合的加密算法。实验仿真结果表明该算法能够很好地实现对任意大小和形状图像的加密,且加密效果令人满意。算法具有密钥空间大、密钥敏感性强以及能够抵御统计和已知明文攻击等优点。     

基于混沌和位运算的图像加密算法

为了有效改进图像加密效果及其安全性,在对基于混沌系统及位运算的图像加密算法进行研究的基础上,提出一种改进的数字图像加密算法,该算法首先采用Logistic映射产生混沌序列构造行、列置乱向量进行像素位置的置乱,再利用分段非线性Logistic产生的序列构造灰度置乱放大因子,对图像进行灰度置乱,且对两个过程进行迭代操作。该算法不仅密钥空间增大,灰度直方图更加均匀,而且像素相关性变弱,运算速度较传统算法更快。实验结果表明,改进算法具有良好的加密效果和安全性。     

基于改进混沌映射的图像加密算法

为保证图像传输过程中的安全性,针对传统混沌映射加密算法存在的缺陷,提出一个基于改进混沌映射的图像加密算法。采用雅克比椭圆映射对初始密钥进行迭代,产生新的密钥;采用位置集合置乱方法对该密钥进行处理,得到一个位置集合,利用该位置集合对明文图像进行加密,得到密文图像;采用仿真实验测试算法的性能。仿真结果表明,该算法可以获得较好图像加密效果,具有安全性高、密钥空间大等优点。     

基于混沌系统和动态DNA编码与运算的彩色图像加密算法

现有结合混沌系统和DNA计算的图像加密算法因DNA编码规则和运算规则单一、加密结构安全性低,导致算法易被破解。为此,提出一种结合Intertwining Logistic映射和动态DNA编码与运算的彩色图像加密算法。该算法包括置乱阶段和扩散阶段,在置乱阶段,利用模拟退火算法构造的置乱序列分别对彩色图像信道进行行和列置乱,得到置乱信道。在扩散阶段,先根据随机序列值动态选择各置乱信道每个像素点的DNA编码规则及运算规则,然后结合密文反馈机制进行DNA加密计算。实验结果表明,该算法具有良好的抗攻击能力及加密效果。     

一种新的基于扩散替代的灰度图像无损加密算法

针对当前的灰度图像加密存在运算效率低以及有损图像性质等不足,设计了像素混合机制,提出基于扩散替代的灰度图像加密算法。首先利用像素混合机制预处理图像;再将混合图像分割成相关密钥的动态分块,基于所设计的置乱规则,对混合图像分块置乱;再由所设计的替代结构,对置乱分块进行加密;重组密文块,输出密文。该灰度图像加密算法显著避免了当前加密算法依赖多系统参数带来的严重时耗难题并保证了解密图像质量。最后在MATLAB仿真平台上测试该算法,结果显示:与当前加密机制对比,该算法具有接近的安全性能,且运算效率更高,解密质量更好。     

基于Arnold变换的混沌轨道遍历性的数字图像加密

提出一种基于Arnold变换的图像加密新算法.利用二维和三维Arnold变换混沌轨道的遍历性,提出一个新的空间置乱方法.该方法可以改进传统的Arnold变换置乱方法密钥空间小的缺点,并可以提高置乱度.利用耦合映象格子(CML)映射对图像灰度值进行扩散,进一步扩大了密钥空间,提高了加密系统的安全性.实验结果表明,本文的加密算法加密效果好,安全性高,可以抵抗统计分析并具有抗JPEG压缩、剪切等攻击的鲁棒性.     

基于多维混沌系统组合的图像加密新算法

提出了基于多维混沌系统同时对图像像素位置置乱和像素值加密的新算法。利用广义Arnold映射对图像像素位置进行置乱;利用三维Liu混沌系统产生的混沌序列得到整数密钥序列,对置乱图像像素值逐个进行加密。实验表明这种加密算法具有密钥空间大、安全性高的优越性,加密图像像素值具有类随机均匀分布特性,相邻像素具有零相关特性。     

复合级联混沌的彩色图像加密算法

分析了目前基于混沌系统的彩色图像加密算法,其中发现在混沌彩色图像加密过程中安全性方面的不完善,并在此基础上提出了一种新型的基于级联混沌的多重像素置乱彩色图像加密算法。该算法采用了Kent-Logistic的级联混沌与Henon离散混沌的复合系统,同时结合Arnold映射和像素排列切割的多重像素置乱方法,使得图像像素值和像素位置全盘置乱扩散,从而达到明文图像信息完全隐藏的密文效果。仿真实验表明,该算法不仅能有效抵抗选择明文（密文）攻击、统计特性分析、差分攻击,而且还具有加密效果好、密钥空间大等优点。     

基于混沌映射的图像快速加密改进算法

针对当前的三维混沌映射加密算法存在安全性不高,加密速度慢以及密钥空间小等不足,提出了一种新的三维混沌映射图像加密算法;首先利用快速置乱方法置乱初始图像,以改变像素位置;利用三维Chen系统结合像素值变换函数所生成初始外部密钥迭代三维混沌映射,得到一个序列,由此根据混淆机制对置乱图像像素值进行混淆;改变外部密钥,再迭代计算三维混沌映射,得到三元一维伪随机数组,借助密钥流机制量化该数组,得到新数组,由此根据扩散机制对混淆后的像素进行扩散处理;采用酷睿3.5GHz双核CPU的PC机和MATLAB仿真平台,输入256×256的明文图像实验,置乱100次所用时间为78.67s,在灰度平面内其相关性约为-0.001 652,表明该算法高度安全,密钥空间巨大,加密速度快,用于图像快速加密是可行、有效的。     

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。     

改进的分块算法在矩形图像加密中的应用

为提高图像加密算法抵御穷举攻击、统计分析攻击及差分攻击的能力,提出了一种改进的基于混沌的分块图像加密算法,并用于矩形灰度图像加密。该算法通过对外部密钥分组生成Logistic映射初始条件并迭代生成混沌序列,有效增强了密钥的敏感性。提出三向散布并结合像素值替代算法能够明显增强算法抵御差分攻击的能力;同时为增强算法的鲁棒性,采用反馈机制修改密钥。实验结果表明,该算法较二维混沌图像加密具有更高置乱度,且能够有效抵御穷举攻击、统计分析攻击及差分攻击。     

一类广义混沌映射和矩阵非线性变换的图像混合加密

目的 为完善图像加密的理论及算法体系,并为图像加密实践提供性质优良的可行方案。基于Henon映射,构造了一类广义混沌映射：H-S（Henon Sine）映射,并以H-S混沌映射、矩阵非线性变换、矩阵点运算和取整运算为工具,运用序列重排和灰度变换技术设计了一种图像混合加密算法。方法 首先,将第1混沌密钥矩阵与像素矩阵进行非线性变换,通过对变换结果的随机排序,给出原始图像的置乱加密方法;其次,在置乱图像和第2混沌密钥矩阵之间实施与第1阶段参数不同的变换并应用取整运算实现灰度加密。再次,通过逆运算和逆变换实现图像解密。结果 由于混沌密钥、非线性运算和随机因素的联合作用,加密算法具有1次1密的特征,因而具有完备的抗攻击性能;同时算法结构简单、计算复杂度低而便于程序实现;算法规避了常用混沌加密对映射的可逆性要求,对任意大小的矩形图像都有效,具有广泛的适用性。结论 加解密仿真实验验证了算法的可行性和有效性,针对加密时间、图像灰度曲面、图像信息熵、加解密图像的相关性和相似性、密钥敏感性、差分攻击等展开全面的加密性能分析,佐证了加密方案的安全性和鲁棒性。同其他类型的置乱加密算法的比对佐证了算法的优越性。本文算法为任意大小的矩形灰度图像加密提供了参考方案,此方案经过适当调整即可应用于矩形彩色图像加密。     

基于Logistic与标准映射的数字图像加密算法

基于Logistic和标准映射,提出了新的数字图像加密算法。首先利用离散混沌系统初值敏感性、参数敏感性和具有白噪声统计特性的特点,结合Logistic映射和标准映射设计了置乱变换系统,这种置乱是依赖于密钥的。接着通过一种替代变换使置乱后图像的像素灰度值改变并产生互相依赖,即将每一像素值扩散到其它像素中去。这样,加密算法便具有置乱、替代、扩散等加密系统的基本要素。实验仿真和分析表明,该算法密钥空间大,易于实现,有较好的加密效果和统计特性。     

基于Baker映射的混沌图像加密算法

提出了一种基于二维Baker映射的混沌图像加密算法,通过图像置乱和像素值变换实现了图像的加密.实验证明,该算法密钥空间大,安全性强,能够实现对任意大小图像的加密,具有良好的加密效果.     

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。     

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。     

基于复合混沌的鲁棒型医学图像加密算法

当前单一混沌图像加密算法的图像置乱程度低,导致加密结果易受到已知明文攻击,存在安全性低的问题.本文提出基于复合混沌的鲁棒型医学图像加密算法.设置图像密文反馈机制作为算法实现的理论支持,并读取鲁棒型医学原始图像.根据混沌模型的建立条件,构建复合混沌模型.选择Logistics混沌映射,生成复合混沌序列并进行多次迭代后,置...