基于Arnold变换和Lorenz混沌系统的彩色图像加密算法

针对Arnold变换易被破解,而Lorenz混沌系统置乱的水印图像难以抵抗图像处理攻击的缺点,提出基于Arnold变换和Lorenz混沌系统的彩色图像加密算法,以充分利用了Arnold变换能够较好的分散图像的像素相关性,具有较高置乱度的特性,以及Lorenz混沌系统具有极强初值敏感性和更大的密匙空间和安全性的特点。通过水印信息的加密和解密实验、算法初值敏感性分析以及抗攻击性能对比实验,表明使用本文算法加密后的彩色水印信息能够提高载体图像的抗攻击性能,具有更高的安全性。     

基于加密混沌矩阵组的图像加密算法

针对Logistic映射的短周期问题以及单纯混沌加密复杂性不高的缺点,提出一种基于加密混沌矩阵组的图像加密算法。该算法利用Hybrid映射产生周期扩大M倍的二值混沌序列,根据密钥生成加密混沌矩阵组,对图像位平面做置换加密,为进一步算法提高抵抗统计分析攻击的能力,对置换加密后的图像再进行基于队列变换的图像置乱。实验表明,该算法克服了Logistic混沌映射的短周期问题和单纯混沌加密复杂度不高的问题,能够抵御多种攻击,具有良好的安全性。     

基于混沌置乱和混沌加密的DCT域数字水印算法

把混沌理论应用到图像置乱中,提出了基于混沌的数字图像置乱算法.利用混沌加密算法来对水印数据进行加密,能有效防止攻击者根据统计学方法来检测到水印.然后,对载体图像进行DCT变换,并在DCT域上嵌入水印.通过抗攻击仿真实验表明,该数字水印算法具有较强的抗剪切攻击和噪声攻击能力.     

基于小波变换的数字图像混沌加密算法

针对图像信息的一些内在特征,像大数据容量和高冗余性等,结合混沌系统与小波变换,提出了一种数字图像的加密算法。首先利用小波变换的Mallat算法对原始图像进行数据压缩,减少其数据容量;再选用类随机性较强的Logistic映射混沌系统对压缩图像进行空间置乱和像素值替代加密,最后对加密算法从密钥空间、统计分析、密钥敏感性分析、抗破损攻击分析等角度进行安全性测试。仿真实验表明,此算法既能实现图像数据的有效压缩,提高图像的传输速度,又能增强加密的安全性。     

基于分数阶Fourier变换的图像加密算法

针对目前基于分数阶傅里叶变换的图像加密算法中存在的不足,设计了一种基于分数阶傅里叶变换和混沌系统的图像加密新算法。该方案的安全性依赖于随机混沌图像、分数阶傅里叶变换阶数以及混沌系统的初始参数。理论分析和模拟实验结果表明该方案具有良好的图像加密效果。     

基于Contourlet变换的抗几何攻击数字水印算法

针对小波变换在表示二维图像时的局限性,提出了一种抗几何攻击的数字水印算法。该算法先用混沌系列对水印信息进行加密,再对原始图像进行Contourlet变换,然后对分解后的子带进行分块计算,选择能量较大的分块并嵌入加密后的水印信息,最后经过Contourlet逆变换得到嵌入水印后的图像。实验结果证明：该算法不仅对常规图像处理具有很好的鲁棒性,同时对抵抗几何攻击也具有很好的鲁棒性。     

一种基于Arnold变换和RSA的图像加密算法

提出一种Arnold变换和RSA相结合的图像加密算法。利用Arnold变换对图像的像素位置进行链式迭代置乱。在对置乱后的图像像素值进行替代和扩散的过程中,采用基于大素数分解的RSA算法,构造一个位置置乱和灰度变换相结合的加密算法。实验仿真结果表明该算法支持变长密钥,具有敏感性强、去相关能力强及抵御统计和已知明文攻击等优点,能够取得很好的加密效果。     

基于遗传-超混沌的数字图像加密算法设计

针对当前置乱-扩散图像加密算法在像素位置置乱过程中存在容易遭受选择明(密)文攻击问题,尝试利用混沌理论产生随机序列,再进行加密,加密过程中涉及的参数通过遗传寻优得到。此算法引入明文反馈机制到图像置乱过程中,使得置乱效果不仅与混沌初始序列有关,而且与明文本身也密切相关,实现了图像特性与加密算法的有机融合。而通过在扩散加密过程中引入了明文反馈机制,来提高算法对明文的敏感性和算法的抗选择明文及密文攻击性能,有效融合了图像的特征信息进行加密算法设计,使得加密算法某种程度上具有数据驱动特性。最后,通过实验和相关分析表明,该算法不仅可以有效抵御选择明文攻击、抵抗统计攻击及信息熵攻击,而且还有效提高了图像加密效率,实现图像安全传输。     

基于变步长约瑟夫遍历和DNA动态编码的图像加密算法的安全性分析

近年来,不断有新的图像加密算法被提出,其安全性却未得到充分的分析和验证。该文对一种最新报道的图像加密算法的安全性进行了分析。所分析算法通过基于变步长约瑟夫遍历的像素置乱、基于DNA动态编码的像素替换及像素行列扩散来完成图像加密。分析表明,该算法的秘密密钥设计不具有实用性,加密过程也存在缺陷。在选择明文攻击条件下,对该算法的加密过程进行了密码分析,并提出了相应的攻击算法。仿真实验和理论分析确认了所提攻击算法的有效性与可行性。最后,针对所分析算法及部分图像加密算法中存在的问题,提出了改进建议。     

真随机数在数字图像加密中的应用

针对伪随机数在数字图像加密中保密性不佳的缺点,提出了利用真随机数对数字图像像素序列进行异或的加密算法.加密前对原图像进行基于Arnold变换的图像分块置乱,在接收方进行异或解密、Arnold变换周期还原获得原图像,加密过程简单,图像置乱提高了保密性.经实验证明,加密后图像的像素相关性小,具有良好的抗剪切攻击和抗噪声性能.     

彩色图像混沌加密算法的研究

文中对彩色图像混沌加密算法进行了研究,利用优化后的高维Lorenz混沌映射对图像置乱来实现对彩色图像的加密。实验证明,该算法实现简单,安全性高,具有良好的加密效果。     

结合Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解的彩色图像加密

提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解(R-MRSVD)的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均值作为logistic-exponent-sine映射的初值,并生成随机矩阵和位置索引;然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换,根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数,并提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵;最后对实数矩阵进行R-MRSVD和Josephus置乱操作,得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值,保证算法具有高敏感性和高安全性,同时实值的密文便于存储和传输。对算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试,仿真结果表明,所提加密算法具有可行性和安全性。     

A fast color image encryption algorithm based on coupled two-dimensional piecewise chaotic map

In recent years, a variety of chaos-based image cryptosystems have been proposed. Owing to the exceptionally desirable properties of mixing and sensitivity to initial conditions and parameters of chaotic maps, chaos-based encryption has suggested a new and efficient way to deal with the intractable problem of fast and highly secure image encryption. This paper proposes a novel chaos-based image encryption algorithm to encrypt color images by using a Coupled Two-dimensional Piecewise Nonlinear Chaotic Map, called CTPNCM, and a masking process. Distinct characteristics of the algorithm are high security, high sensitivity, and high speed that can be applied in encryption of color images. In order to generate the initial conditions and parameters of the CTPNCM, 256-bit long external secret key is used. Computer simulations confirm that the new algorithm has high security and is very fast for practical image encryption. It is demonstrated that the number of pixel change rate (NPCR), the unified average changing intensity (UACI), and entropy can satisfy security and performance requirements (NPCR>0.99672, UACI>0.334904, Entropy>7.99921). Experimental results reveal the fact that the proposed algorithm yields better security performance in comparison to the results obtained from other algorithms.     

基于组合混沌系统的彩色图像加密算法

为了提高彩色图像信息的安全性,针对单一混沌系统的不足,提出一种基于组合混沌系统的彩色图像加密算法。首先将明文图像变化成为红(R)、绿(G)和蓝(B)三个分量,并采用小波变换分别对R,G,B三个分量进行分解,然后采用不同混沌系统对R,G,B三个分量的低频系统分别进行置乱处理,并采用小波重构得到加密后R,G,B分量,最后对组合R,G,B进行随机排列,得到密文图像,并采用仿真实验测试算法的性能。仿真结果表明,相对其它彩色图像加密算法,本文算法获得了更加理想的图像加密效果,在提高密钥空间的同时,抗攻击能力得到大幅度提升。     

基于三维超混沌系统的彩色图像加密算法

针对彩色图像的存储特性,为了改进彩色图像加密算法的安全性和效率,提出了一种基于三维超混沌系统的彩色图像加密算法.该算法利用改进的三维超混沌系统产生混沌序列,采用复合加密算法实现彩色图像在空域上的加密.使用MATALAB7.0进行仿真实验.理论分析和实验表明,该算法具有良好的保密性和加密效果.若进一步降低运算量,该算法可对诸如军事卫星图片、商业机密图纸、远程私人病历等需要保密通信的场合有广泛的应用前景.     

A fast encryption algorithm of color image based on four-dimensional chaotic system

As the low complexity of low-dimensional chaotic system and the slow speed of image encryption, this paper proposes a fast encryption algorithm of color image based on four-dimensional chaotic system. Firstly, we propose a new method of designing four-dimensional chaotic system based on the classical equations of three-dimensional chaotic system, to increase the complexity and key space of the encryption algorithm. Secondly, according to the nature of color images’ pixels channel, we design a new pseudo-random sequence generator and reuse the random sequence, to improve the speed of image encryption. Finally, the methods of row-major and column-major are used to diffuse the original image and the cat map with parameter is used to scramble the image pixels, respectively, to achieve the effect of encryption. The results of simulation and security analysis show that the proposed encryption algorithm is of good performance on security, robustness and high encryption speed.     

基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法

为平衡混沌映射中结构与性能的关系,保证加密系统安全性,提出一种基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法。首先,通过非线性指数项对引入了Tent种子映射的余弦映射进行调制,构造新型余弦-指数混沌映射,并利用SHA-256函数产生与明文相关的密钥,生成随机性较强的混沌序列,实现一次一密;然后,基于拉丁方和位级转换,通过两轮拉丁方索引和比特位拼接,分别设计双重拉丁方和扩展比特位算法,并结合二维约瑟夫序列,对块间预置乱后的明文进行块内置乱,实现不同分块的差异化置乱;最后,基于Zig-Zag变换,采用环状仿Zig-Zag变换设计交叉Zig-Zag变换方法,将中间密文与混沌序列进行双向非线性扩散,实现同时改变像素位置与大小,完成图像加密。实验结果表明,该算法密钥空间大,能有效抵御差分分析和统计分析等典型攻击,具有较好的加密效果。     

A novel method for lossless image compression and encryption based on LWT,SPIHT and cellular automata

In this paper, a novel method for lossless image encryption based on set partitioning in hierarchical trees and cellular automata. The proposed encryption method embeds the encryption into the compression process, in which a small part of the data is encrypted quickly, while maintaining the good coding characteristics of set partitioning in hierarchical trees (SPIHT). The proposed encryption system adopts three stages of scrambling and diffusion. In each stage of encryption, different chaotic systems are used to generate the plaintext-related key stream to maintain high security and to resist some attacks. Moreover, the channel length of the coded-and-compressed color image is more uncertain, resulting into higher difficulty for attackers to decipher the algorithm. The experimental results indicate that the length of bitstream is compressed to 50% of the original image, showing that our proposed algorithm has higher lossless compression ratio compared with the existing algorithms. Meanwhile, the encryption scheme passes the entropy analysis, sensitivity analysis, lossless recovery test, and SP800-22 test.     

基于双重水印加密和SVD的视频水印方案

针对视频水印的安全性,提出了一种基于双重水印加密和SVD的视频水印方案。该方法首先将水印图像经Arnold置乱,对置乱后的水印通过Chebyshev混沌映射进行加密,保障水印的安全性;然后,对视频关键帧进行三级小波分解,利用SVD对几何失真的不变性,将水印3次嵌入到LL3、HL3和LH3中。实验表明该方案对高斯噪声、MPEG压缩、剪切等具有较高的鲁棒性。     

An Intelligent Session Key-Based Hybrid Lightweight Image Encryption Algorithm Using Logistic-Tent Map and Crossover Operator for Internet of Multimedia Things

Due to the increasing demand for IoMT applications in numerous fields such as healthcare, smart city, smart grids, industrial internet, etc. The privacy and security become a major issue in front of various researchers working in this field. This work proposed a lightweight image encryption algorithm based on a logistic-tent map and crossover operator of a genetic algorithm. Various 1-D chaotic maps are discussed in the literature review, but in some cases, hybrid 1-D chaotic maps have higher performance than simple 1-D chaotic maps. So 1-D chaotic map along with a crossover operator is used in this work. Here logistic-tent map and crossover are used to generate the random session key for each image encryption. Also, a crossover operator is used in encryption rounds for increasing confusion and diffusion. Here in this work, for each image encryption, a new intelligent session key is generated. The strength of the proposed image cryptographic scheme is assessed against resistance to the differential attack (UACI and NPCR), statistical attack (histogram analysis, correlation coefficient and information entropy) and sensitivity to the secret key. The extensive experiments of performance and security assessment show that the proposed cryptographic image scheme is secure enough to withstand all potential cryptanalytic attacks.