基于神经网络的混沌虹膜相位掩模计算全息加密图像恢复

为了拓展对计算全息加密图像的解密方法，针对非法攻击难度大的对称-非对称混合加密系统，提出了一种利用神经网络恢复混沌虹膜相位掩模计算全息加密图像的方案。对明文图像进行加密，生成计算全息的密文图像，制作大量的密文明文图像对作为数据集。通过搭建神经网络不断地训练和测试，训练完成后的神经网络可以拟合出密文图像到明文图像的映射关系，解密时不再使用公钥和私钥对密文图像进行解密。实验结果表明：通过神经网络恢复出的图像与明文图像相比，平均互相关系数为0.984，平均峰值信噪比为61.0 dB，平均结构相似性为0.77；对密文图像进行噪声污染，也可以恢复出较高质量的图像，实现了通过神经网络对密文图像解密的目的，方案是可行的并具有较好的鲁棒性。     

三维可逆混沌映射图像加密方法及其优化算法

利用混沌拉伸和折叠的原理,提出了一种三维可逆混沌映射图像加密方法及其优化算法。将灰度图像用一个三维数据矩阵描述,根据提出的算法将该三维数据矩阵映射为二维数据矩阵。对此二维数据矩阵应用拉伸和折叠算法实现图像像素的置乱处理。最后将置乱后的二维数据矩阵还原为三维数据矩阵,得到加密图像。该加密方法是可逆的,可用于图像加密和解密。推导了加密和解密算法完整的数学表达式。由于图像数据量大,利用推导的数学表达式实现图像加密和解密时计算量较大,加密时间长,针对这个问题提出了一种优化算法。仿真结果表明该加密方法同时实现了像素置乱和像素混淆,抵御统计攻击的能力增强,密钥敏感度高,优化算法明显提高了加密速度。     

采用超混沌系统的图像压缩加密联合算法

为了同步实现图像压缩和加密,提出了一种采用超混沌Chen系统和改进零树编码相结合的图像压缩加密算法。该算法在改进零树编码基础上,先利用超混沌Chen系统产生的密钥流修正位平面编码过程中形成的上下文和判决,然后送入MQ算术编码器中进行熵编码生成相应的压缩码流,最后将压缩后码流反馈到超混沌Chen系统的输入端,产生新的密钥,使密钥流和明文相关,实现图像的联合压缩加密。实验结果表明,该算法的峰值信噪比（PSNR）至少提高了1 dB,密钥空间为256 bit,加密时间占总时间的百分比均小于45%,明文和密钥敏感性高。该算法实现了图像的联合压缩加密,比原始嵌入式零树小波（EZW）算法的图像重建质量高,具有高抗线性攻击和差分攻击能力,密钥空间大,安全性好。     

基于混沌的无线电保密通信研究

详细介绍一个新的基于混沌的无线电保密通信方法.应用混沌生成数据的非周期性进行无线电信息加密解密,给出系统原理图、混沌生成方法、加密解密详细流程及示例,并给出安全度计算方法.实验结果证明了混沌无线电保密通信的有效性,为无线电信息安全开辟了一条新的技术途径.     

利用图像分割思想的二维混沌映射及图像加密算法

根据二维混沌映射思想,设计了一种新的图像加密算法。二维混沌映射包括左映射和右映射两个子映射。通过对图像的拉伸和折叠处理,实现图像的混沌加密。沿图像的对角线方向,将方图分割为上下两个等腰三角形图像;利用等腰三角形图像两列像素之间的像素数目差,以水平方向,依次将某列中的像素插入到相邻下一列像素之中,直至将原始图像拉伸成为一条直线。最后,按照原始图像大小,将这条直线折叠成一个新的图像。映射是可逆的,可应用于图像加密,密钥设计为二维混沌映射的左映射和右映射的组合。进行了仿真研究,结果表明:当密钥为64 bit时,密钥空间为1.84×10¹⁹,加密速度约为3 Mb/s。该加密算法具有加密速度快、安全性高、没有信息损失、可移植性强和容易软、硬件实现等特点。     

基于傅里叶变换和Gyrator变换的图像加密

基于傅里叶变换和Gyrator变换对图像进行加密。将原始图像和第一个随机相位函数叠加后做傅里叶变换,然后将频域信息减去第二个随机相位函数后得到一个复函数。复函数经过Gyrator变换得到加密图像,将第二个随机相位函数作为相位密钥,同时将Gyrator变换角度作为密钥,由此增大了密钥空间和增强了系统安全性。通过数字方法对图像进行加密,解密过程用光学装置实现。计算机模拟结果表明,该加密方法解密图像质量好,系统安全性良好。     

基于最优控制原理的混沌同步

利用最优控制理论对混沌系统的同步问题进行了研究,通过对同步误差系统的积分和微分处理,将同步问题转换为最小化性能指标的问题,从而实现了混沌系统的异结构同步.     

三维可逆混沌映射图像加密及其优化算法

利用混沌拉伸和折叠的原理,提出了一种三维可逆混沌映射图像加密方法及其优化算法.该方法用一个三维数据矩阵描述灰度图像,用提出的箅法将该三维数据矩阵映射为二维数据矩阵.然后,应用拉伸和折叠算法对此二维数据矩阵实现图像像素的置乱处理.最后将置乱后的二维数据矩阵还原为三维数据矩阵,得到加密图像.该加密方法足可逆的,亦可用于图像解密.推导了加密和解密算法完整的数学表达式.由于图像数据量大,利用推导的数学表达式实现图像加密和解密时计算量较大,加密时间长,因此,提出了一种优化算法.仿真结果表明,该加密方法同时实现了像素置乱和像素混淆,其优化算法将加密速度提高了3～4倍.该加密算法抵御统计攻击的能力较强,密钥敏感度高,加密速度快,安全性高.     

基于随机分数梅林变换的光学图像加密

为了实现光学图像的非线性加密,设计了一种基于随机分数梅林变换的光学图像加密方法,构造了相应的光学加密装置。该装置采用混沌映射生成一对共轭随机相位掩模放置于分数傅里叶变换光学装置的两端,对分数傅里叶变换的核函数进行随机化处理,得到随机分数傅里叶变换。随机分数梅林变换由对数-极坐标变换和随机分数傅里叶变换组成,光学图像经随机分数梅林变换得到复值密文,从而完成图像的像素值和像素点位置的双重加密。对应所有密钥计算了输入图像和解密图像的均方误差,混沌映射的初值增大10-16时,解密图像的均方误差放大200倍以上,其作为密钥扩大了加密算法的密钥空间;随机分数梅林变换的分数阶次作为密钥也具有很高的敏感度。数值分析验证了该光学加密系统的可行性和有效性,噪声叠加和抗裁剪性能分析表明该算法具有良好的鲁棒性。     

加密同轴全息数字水印

在研究数字全息技术的基础上,提出了一种新的加密的同轴全息数字水印方法。该方法包括加密和解密两个过程。加密过程首先将原始二值水印图像经过输入面和频谱面上分别放置随机相位模板进行调制加密,生成加密的复数图像,将其作为物光信息,再与参考光信息叠加生成同轴全息图像,然后将其作为水印嵌入到载体图像中;解密过程是加密过程的逆过程,水印重建不需要原始图像的参与,属盲检测过程。在理论分析部分证明了该水印技术的有效性,在仿真实验部分证明了该水印技术具有抗随机噪声干扰、剪切干扰、有损压缩和低通滤波等常见的干扰能力。文中还详细研究了全息数字水印的嵌入强度及对应恢复水印的效果。     

新型数字混沌密钥序列发生器的周期扩展方法及实现

混沌的良好统计特征和初值的敏感性适合加密系统设计,但由于数字混沌是在有限精度下进行的,导致混沌系统特性的退化,尤其是输出序列呈现出周期性,不利于加密系统组建.针对数字混沌序列的短周期现象提出改进方案,这种新系统输出的序列周期可根据加密需要进行设定,弥补数字混沌短周期现象,并有更加良好的抗多径干扰与多址干扰的能力.使数字混沌密钥序列发生器可安全应用到加密系统中.根据理论,利用FPGA设计了其硬件电路并应用在实际项目中.     

Digital Image Encryption Scheme Based on Multiple Chaotic Systems

Image encryption is a challenging task due to the significant level of sophistication achieved by forgerers and other cybercriminals. Advanced encryption methods for secure transmission, storage, and retrieval of digital images are increasingly needed for a number of military, medical, homeland security, and other applications. In this paper, we introduce a new digital image encryption algorithm. The new algorithm employs multiple chaotic systems and cryptographic primitive operations within the encryption process, which are efficiently implemented on modern processors, and adopts round keys for encryption using a chaotic map. Experiments conducted show that the proposed algorithm possesses robust security features such as fairly uniform distribution, high sensitivity to both keys and plainimages, almost ideal entropy, and the ability to highly de-correlate adjacent pixels in the cipherimages. Furthermore, it has a large key space, which greatly increases its security for image encryption applications.     

一种适用于矩形图像的新二维映射图像加密算法

针对目前图像加密方法多局限于对方形图像进行加密的特点,提出了一种同时适用于方形和矩形图像的加密算法。将基于图像分割的新映射用于图像位置置乱,将含有混沌映射的扩散函数用于图像灰度置乱,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的实现对任意大小图像的加密,且具有密钥空间大,密钥敏感性强以及能够抵御统计和已知明文攻击等优点。     

基于双随机相位加密技术的图像隐藏方法

为了进一步提高光学加密方法的安全性和抗攻击性能,利用双随机相位加密方法将图像加密,加密结果为一幅平稳分布的白噪声。利用水印技术的相关理论将加密结果隐藏在一张普通图像中,结合了加密技术和隐藏技术的优点,宿主图像并没有出现明显的降质,不容易引起攻击者的注意,具有较好的抗攻击性能。在解密过程中,提出一种改进解密效果的方法,经计算其解密图像的峰值信噪比(PSNR)达到了65.313,解密图像质量得到了显著的改善。同时通过计算机仿真得出加密结果能有效抗击裁剪等影响,具有很好的鲁棒性,而且实现方法简单,有较好的实用价值。     

一种基于混沌映射的图像加密算法

应用离散混沌序列易于生成,对初值敏感以及具有白噪声的统计特性,设计了一种"仿Feistel网络结构"的数字图像加密/解密算法.该算法的所有密钥都由不同的混沌动力系统产生,增加了破译难度.算法中的置换和替代操作,组成了具有良好密码特性的SP网络结构,置换也受密钥控制,增加了算法的复杂性.加密操作的输出结果依赖于密钥的强非线性耦合,增强了安全性.在"仿Feistel网络结构"的每次迭代操作中,都能够对所有的明文进行加密,提高了加密效率.最后,以Matlab中的图像Pout为例进行了仿真试验,结果表明,该算法具有良好的安全性和效率.     

基于永磁同步电动机中混沌运动状态观测器的同步控制

利用状态观测器反馈控制,可以使受控的混沌系统逐渐退化为稳定的系统,理论也证明设计的控制器可使得2个结构相同但参数不同的混沌系统逐渐达到同步,进而完全消除非线性斗振现象,利用反馈增益的极点配置方法,可以使系统达到很好的动态特性.仿真结果进一步验证了该方法的有效性,对电动机运动的稳定性具有较好的价值.     

基于混沌映射和DNA编码的彩色图像加密算法

现有的低维混沌映射编码系统和单一的DNA编码系统结构简单、复杂度和安全性较低,不能满足图像加密的要求。为此,提出了一种结合DNA编码和超混沌映射的彩色图像加密方法。首先,根据明文图像的信息,迭代生成每个混沌图的初始值及与明文图像大小相同的随机矩阵。然后,对生成的图像初始值和随机矩阵进行同等大小的分块,每个区块的DNA编码方式和每个区块之间的DNA操作规则由动态超混沌序列决定。最后,引入扩散操作以达到更好的加密效果。仿真结果表明,该算法具有较高的复杂度、较强的安全性和较大的密钥空间,可以抵抗多种攻击。     

基于振幅调制的菲涅耳域的光学图像加密技术

针对基于菲涅耳域的双随机相位加密系统不能抵抗选择明文攻击的弱点,提出了一种基于振幅调制的菲涅耳域的图像加密方法。该方法通过在系统第二块随机相位板后面添加一个振幅调制密钥来实现加密,同时分析了该密钥的安全性,密钥参数对加密效果的影响。实验表明振幅调制密钥的密钥空间非常大,且正常解密时密钥吻合度要求非常高,攻击者很难获取原始图像的信息;另一方面引入振幅调制密钥后扰乱了系统固有的线性性质,添加非线性环节,从而提高了系统的抗选择明文攻击能力。研究可知:引入振幅调制技术后系统的安全性和抗攻击能力大大提高,加密效果良好。