基于离散余弦变换的图像加密效果评估方法

不动点比,图像相似度等是传统的图像加密效果评估方法,传统方法具有局限性和不准确性。文中提出一种基于离散余弦变换的图像加密效果评估方法,利用离散余弦变换(DCT)把图像从时域变换到频域,同时分析图像的能量分布状况,以此评估图像的加密效果;计算明文图像和密文图像的频谱系数差值,用该差值构造差值系数矩阵,最后计算图像信息熵,通过熵值大小判断图像加密效果,得到新的图像加密效果评估方法。通过不同图像加密方法对同一图像进行加密,用新方法进行加密评估;对同一图像分别采用新的加密评估方法与传统方法进行评估,比较评估结果准确性等实验,验证了新方法的有效性。提出的加密评估方法改善了传统加密评估方法的局限性,提高了评估准确性,评估结果也与人眼观察效果基本一致。     

基于虹膜生物特征信息的图像加密方法

针对目前图像加密中的密钥安全性问题,提出一种基于虹膜生物特征信息的图像加密方法。该方法一方面确保了密匙的安全性;另一方面,密匙的获取无须传送。它通过虹膜采集系统的在线认证,使得具有授权的用户方能正确获取密钥,实现图像解密。与此同时,着重强调当用同一生物特征信息对多幅不同图像进行加密时,采用独立变量分析法能有效分离出密钥信息或原图像。     

新的基于双混沌系统和压缩感知的图像加密算法

Image encryption technology plays an important role in today’s multimedia applications and Internet information security transmission. However, most image encryption algorithms still have problems, for example, cipher images occupied high bandwidth during transmission, image encryption speed is slow, image encryption algorithms are not associated with plain image, and there is no complete ciphertext feedback mechanism. These prob-lems all affect the security and easy use of image encryption algorithms. In order to solve the above problems, the compressive sensing technology and chaotic system were studied, and a new image encryption algorithm based on double chaotic system and compressive sensing with plaintext association was proposed. The plaintext image association key was used to associate the plain image hash value with the Logistic chaotic system parameters. Discrete wavelet transform, was used to sparse the plain image. Then the random measurement matrix was generated by the Logistic chaos system, and the image was encrypted once by combining the compressive sensing technique and the random measurement matrix to obtain the intermediate image. The intermediate image was hashed again, and the Rucklidge chaos system initial value was associated with the plain image hash value together. The Rucklidge chaotic system and encryption algorithm were used to control the intermediate image for secondary encryption and accord-ingly obtain the cipher image. The encryption algorithm was a new plaintext correlation encryption algorithm, which used the image’s own pixel value to control the scrambling of the intermediate image. It also enhanced the plaintext association and established a ciphertext feedback mechanism. Simulation results and performance analysis show that the algorithm has good encryption performance. The encrypted image can be compressed according to the compres-sion ratio, effectively reducing the size of the cipher image. Moreover, it is resistant to common attacks such as known plaintext attack, selective plaintext attack and differential attack, which is better than other common image encryption algorithms. © 2022, Beijing Xintong Media Co., Ltd.. All rights reserved.     

图像加密技术及其进展

在图像传输的过程中,图像加密技术起着重要作用。本文介绍了目前常用的图像加密方法、加密技术的发展现状,同时还介绍了图像加密方面的新技术、新方法,并阐述了图像加密技术的发展趋势。     

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。     

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。     

数字图像空域加密技术综述

数字图像包含了大量可视化的隐私信息,其在公共信道的安全传输和云环境下的可信存储难以得到充分的保障。数字图像加密技术作为一种重要的隐私保护手段被广泛应用于各个领域。数字图像空域加密指将图像看作二维矩阵,从灰度值和像素坐标两个方面对图像进行可逆变换。数字图像的空域加密结构包括置乱与扩散。置乱是指通过改变像素的坐标实现对像素位置信息的隐藏;扩散是指建立密文图像与明文图像之间的强关联,保证加密算法的错误传播无界特性。该文详细介绍了现阶段4类主流的数字图像空域加密方法,对比分析不同空域加密的优缺点,给出7种常用的数字图像加密技术安全性的评估方法,并指出未来可能的数字图像加密技术的研究方向,提供数字图像加密技术的整体概述。     

基于自适应排列的快速图像加密算法

现有自适应图像加密算法可以抵抗已知明文攻击,其单轮加密速度很快,但安全性和整体加密速度较低。基于自适应排列提出一种新的快速图像加密算法,在确保加密操作简单高效的前提下,改变加密前后图像的像素分布。实验结果表明,该算法性能优于其他同类算法。     

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,置乱加密鲁棒型医学初始图像像素值并进行替换与扩散,生成对应的密钥,从而实现鲁棒型医学图像的加密。通过与传统加密算法的对比,本文方法的置乱位数增加了886位,即置乱程度提升了8.7%,且明密文序列相关性较低、抗明文攻击能力较强,实验结果表明该鲁棒型医学图像加密算法的安全性较高。     

基于Lorenz三维超混沌系统的图像加密方法

鉴于传统图像加密技术和低维混沌加密技术各有其局限性,该文中提出了一种利用Lorenz系统产生混沌序列,并结合混沌镜像加密方法的三维超混沌图像加密方法。该方案对初始密钥敏感强,对混沌序列的预处理时间短,是一种具有较高的安全性,加密效率高,且易于实现的图像加密算法。     

基于混沌理论的S盒图像置乱加密算法

基于AES中的S盒理论,针对S盒的一一映射的特性对图像分块进行图像像素字节位置的置乱,提出了S盒图像置乱算法,在基于S盒图像置乱的标准算法引入混沌理论,产生混沌随机序列,提出S盒图像置乱加密的改进算法;并通过三种测试方法:抗剪切测试、高斯白噪音测试和分布均匀性测试以及客观评价方法就具体实例分析这种算法的安全性和抗剪切能力;最后将其与标准算法进行比较研究。     

基于图像加密的置乱性能分析研究

为了安全的使用图像加密方案,促进图像加密技术的进一步发展,对这些加密算法的安全性进行比较与分析是非常必要的。提出了对加密图像置乱度进行评价的若干参数,这些参数包括：不动点比、信息熵、灰度平均变化值、图像r-m自相关度和图像相似度。最后利用这些参数对图像加密算法进行了模拟实验分析和安全性评价。     

基于混沌理论的图像加密算法研究

随着混沌理论的蓬勃发展,混沌系统的应用也日益广泛。混沌系统由于其独特的动力学特性,使得其非常适 合于图像加密。本文对混沌理论进行了阐述;对图像加密技术进行了研究;提出了混沌系统图像加密方法和基于混沌理论的 图像加密算法的设计。     

基于离散分数余弦变换的图像加密算法研究*

为了提高图像加密的效率和安全性,采用态函数线性组合法构造了一种离散分数余弦变换函数,利用其良好的正交性能及具有分数阶参数和周期参数的特点,提出了一种基于离散分数余弦变换的图像加密新方法。该加密算法采用了图像分块（图元）的方法。将图像分成大小不同的图元,使用离散分数余弦变换对每个图元分别进行行变换和列变换,从而完成对图像的加密。实验结果分析表明,该算法的加密效果、效率和抗穷举攻击能力是令人满意的。     

基于混沌理论运行密钥长度可变的图像加密

针对传统图像加密算法,密钥生成理论不坚实,密钥长度固定,取值范围有限的不足,提出具有坚实理论基础的变长密钥图像加密算法。给出均匀化趋势定理和偏差定理,然后依据该定理设计了混沌序列均匀化生成算法,用于生成服从均匀分布的随机数。在此基础上,应用该随机数生成欲加密明文长度以及对应长度的密钥,并通过密文随机扰动混沌序列和随机反馈加密技术,实现了具有一次密钥流的变长密钥图像加密。理论分析和实验结果表明,提出的图像加密算法不仅继承了传统加密算法的一次密钥流的优点,而且由于理论坚实且引入变长密钥加密机制,密钥空间及其取值具有伸缩性,增加了破译难度,增强了图像的安全性。     

一种新的混沌映射模式加密算法

混沌映射加密图像时,通常对秘钥有限制。提出一种新的混沌映射模式加密算法。利用SCAN语言的思想,将五种映射的左右映射,看作十种加密模式。使用不同模式对方图进行加密,其中模式类型作为秘钥,密钥设计非常灵活。仿真表明,采用混沌映射模式加密图像,加密速度非常快,安全性高,是一种有前途的加密技术。     

基于混沌映射的图像块加密算法

针对图像置乱和扩散加密算法中的漏洞,提出一个明文信息可以参与的加密算法.通过耦合混沌序列来提取部分明文信息,采用提取的明文信息控制密钥的产生进而对明文加密.在加密的过程中,利用计算机二进制的特点进行分块加密,并对图像进行扩散处理.理论分析和仿真实验结果表明,该算法具有足够大的密钥空间,密文对密钥很敏感,能够抵抗明文攻击和统计攻击,比仅对图像置乱和扩散加密更安全,并且加密效果较理想,可广泛应用于信息安全领域.     

基于滑块与矩阵旋转的混沌图像加密算法

针对当前混沌图像加密算法存在的安全缺陷问题,提出了一种基于滑块与矩阵旋转的混沌图像加密算法。在像素位置置乱过程中根据明文图像自身特点,产生与明文图像紧密相关的混沌系统控制参数;旋转图像子矩阵块来打乱整个图像,使所有像素点均匀分布。最后,在像素值替代过程中,利用滑块加密方法,使每一个像素点的加密结果都会影响滑块内的其他若干像素点,从而使加密图像所有像素点的加密结果相互关联,提高了加密图像的安全性。实验仿真结果表明,该加密算法能够有效的抵抗统计特征攻击、差分攻击,具有较高的安全性和良好的加密效果。     

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。     

图像加密算法研究新进展

随着信息网络化飞速发展,图像网络交互在诸多领域得到应用,图像交互的安全问题倍受人们关注。本文讨论了基于现代密码体制的图像加密、基于矩阵变换的图像加密、基于混沌的图像加密、基于秘密分存的图像加密、基于频域的图像加密、基于SCAN语言的图像加密和基于DNA计算的图像加密等主流图像加密算法的加密原理、优缺点和最新进展。最后,展望了图像加密算法的发展趋势。该成果对图像加密算法的改进、新算法的研究以及在实际工程中对算法的选取具有重要意义。