基于混沌的图像置乱算法及其实现

在分析Logistic映射所具有的特性基础之上,设计一种基于混沌序列的图像置乱算法。算法根据图像中像素点的位置信息,对由Logistic混沌映射所生成的并被映射为0、1的二值序列截取子序列,将其与像素的灰度值进行位扩展后的序列进行异或运算,实现对图像的加密,并给出该算法实现的关键代码。实验结果分析表明,该图像置乱算法具有较高的加密效率与安全性。     

基于Logistic混沌序列和位交换的图像置乱算法

在分析传统迭代型图像置乱方法不足的基础上,提出一种新的基于混沌序列和位交换的图像置乱算法.算法根据各像素点的位置,采用不同的Logistic混沌序列和像素值的二进制序列进行异或操作改变图像像素值,并利用图像本身的自相关性进行加密,不需迭代,经过一次运算即可得到加密图像.仿真实验结果表明,该算法可有效地实现灰度和彩色图像置乱,并能较好地抵抗椒盐和裁剪攻击,在效率上也优于迭代型置乱方法.     

数字图像的通用加密算法

为了实现对数字图像信息的有效保护,提出了一种通用的数字图像加密算法.通过密钥产生一维混沌序列并排序,以排序后的序列的各数值的原来索引为序列,把图像像素移位到相应的序列位置,便实现像素位置置乱加密.通过自定义随机加密函数与图像像素异或运算实现像素值变换置乱加密,应用评价指标对加密效果和安全性进行分析.理论分析和实验结果表明,该算法密钥空间大,具有较好的加密效果和加密效率,并对统计分析具有较好的安全性和较强的抗剪切攻击能力.     

基于比特置换与核酸序列库的混沌图像加密算法

提出了一种基于比特置换与DNA序列运算的混沌图像加密的算法。该算法首先利用Chen系统产生混沌映射索引对图像进行像素位置置乱,结合蝶形网络对比特位置乱,以实现位级别置乱。再对图像进行DNA编码,并与核酸序列进行代数运算,实现像素的替代,进一步提高了加密的安全性。最后通过密文反馈来进一步增强算法的混淆和扩散特性。实验和安全性分析结果表明,该算法不仅密钥空间大、对密钥的敏感性强,而且能有效抵御统计性分析和穷举分析等攻击操作。     

基于Gray变换的图像置乱改进新算法

文章提出了一种基于Gray变换的图像置乱改进新算法,首先对原始图像进行Gray变换,然后对变换后的图像进行Zig-Zag扫描,再对每个像素值和它前面相邻的像素值进行按位异或运算,同时对运算的结果进行像素值的交叉换位,提高抵抗破译攻击的能力。实验结果表明,该算法与传统的图像置乱算法相比,置乱后的图像不仅直方图发生了显著改变,而且置乱图像的统计特征更像白噪声,更加适用于图像文件的加密传输和秘密图像信息置乱预处理。     

基于分数阶统一混沌系统的图像加密算法

为了解决数字图像信息传输所面临的安全性问题,基于分数阶统一混沌系统,提出了一种新的图像加密算法.采用经典的置乱-扩散机制,整个加密策略分为图像像素位置置乱和像素值替代两个过程.在像素置乱的过程中,采用排序的方式分别对图像的行和列进行置乱.在像素值替代的过程中,通过与密钥序列进行异或运算来实现加密.而混沌系统则作为伪随机序列发生器,并作用于加密的各个阶段.安全性和时间复杂度分析表明:该算法具有高的安全性和低的时间复杂度,且能够抵御几种常见的攻击方式.     

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。     

利用复合混沌系统的图像加密方案研究与设计

该文提出了一种利用复合混沌系统加密图像的方案,该方案采用Baker映射对图像像素位置进行置乱;Liu混沌系统对置乱后的图像像素值进行替代加密;置乱与替代迭代k轮。解密过程是加密过程的逆。实验结果表明该方案具有良好的密码特性:密钥空间大、安全性高等优点且算法的运行时间短,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,且密钥与明文相关。     

像素值复合置乱的混沌图像加密方法

大部分混沌图像加密方法在进行图像像素值置乱时采用像素值整体处理方式（如异或运算等）,这在抵抗已知明文攻击时是非常脆弱的。针对这个问题,提出了一种基于离散Hopfield反馈神经网络的高维混沌图像加密方法。在进行图像像素值置乱时,操作对象是每个像素的每个比特位,每个像素单元的置乱是一个复合处理过程。通过实验验证了该方法的有效性。     

一种基于新的混沌系统的彩色图像加密算法

为克服现有的图像加密算法由于使用一维混沌系统所导致的安全性低的缺陷,基于新的三维混沌系统,本文提出了一种彩色图像加密算法。该算法首先利用混沌序列对图像的像素位置进行置乱处理,打乱彩色图像各颜色分量的像素位置;在此基础上,对置乱后的彩色图像进行像素值的扩散处理,通过使用混沌序列和异或、取余运算,改变置乱图像每个像素点的三基色像素值,从而得到最终加密图像。实验结果表明,本文所提出的彩色图像加密算法具有密钥空间大、敏感性强和安全性高等特点。     

基于三维混沌系统的图像加密算法

为了改进图像加密算法的安全性和效率,提出了一种基于三维混沌系统和位运算的数字图像加密算法,利用三维混沌序列的坐标分量分别产生置换序列和二值序列,在对待加密图像进行预处理的基础上,先应用混沌置换序列对预处理的结果图像进行基于灰度值位序列的置换操作,然后再应用产生的二值序列对结果图像的灰度值位序列进行位异或加密运算。实验结果表明,该算法具有良好的安全性和加密效果。     

基于离散Hopfield网络的混沌图像加密算法

混沌图像加密算法在进行图像像素值置乱时,大多采用像素值整体处理的方式,因此难以抵抗已知明文攻击。针对该情况,提出一种基于离散Hopfield网络的高维混沌图像加密算法。使用R?ssler三维混沌序列中的两维动态调整所有像素每个比特位的置乱权值及阈值,实现图像像素值置乱,剩下的一维用于图像像素位置置乱,由此提高破译难度。实验结果表明,该算法可抵抗差分攻击和统计分析,鲁棒性较强。     

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。     

基于混沌序列的通用数字图像加密算法

为有效保护数字图像的信息,提出一种基于混沌序列的通用的数字图像加密算法。先根据密钥及图像大小产生一个混沌序列,然后根据子密钥及图像类型将其转换为无符号整数序列,最后再依次与对应的像素值进行异或运算以实现置换加密。应用评价指标对加密效果与安全性进行分析。理论分析与实验结果表明,该算法密钥空间大,具有良好的加密效果、安全性与统计特性,且抗干忧能力较强。     

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。     

减少相邻位平面间冗余度的加密图像可逆信息隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法在对位平面压缩时未能充分利用位平面间的相关性的问题,为了降低位平面的压缩率从而提高嵌入容量,提出一种减少相邻位平面间冗余度的加密域可逆信息隐藏算法。方法 算法将图像进行分块并将块的位置进行置乱,置乱并未改变位平面的块内像素的相关性,使得位平面的块同样利于压缩。将块置乱后的图像的高位平面与次高位进行异或操作后得到新的次高位平面,再用新的次高位异或比它低一位的位平面。依次对其余的低位平面进行同样的操作后得到新的低7个位平面,将它们与原始最高位相结合得到新的图像的8个位平面。使用BBE（binary-block embeding）算法对新的图像的位平面进行压缩为嵌入信息腾出空间。为了保证加密图像的安全性,对腾出空间后的图像进行异或加密。结果 对相邻位平面进行异或后使除了最高位平面外的低位平面更平滑,减少了不能使用BBE算法压缩的块及压缩的不好的块的个数,更有利于用BBE算法对图像进行压缩。提出的算法与现有的基于位平面压缩的算法相比得到了较高的嵌入率,对不同纹理的图像而言,嵌入的容量平均提高了0.4 bit/像素。结论 实验结果表明,提出的算法在保证安全性的同时可以腾出更多的空间来嵌入额外的信息,在实际生活中能根据需求灵活地嵌入信息。嵌入的信息能无损地提取,且图像能完全恢复。总的来说,提出的算法具有良好的性能。     

An image encryption scheme based on DNA coding and permutation of hyper-image

An image encryption algorithm based on substitution and permutation is proposed in this paper. The original image is encoded into DNA sequence and hyper-image respectively for better disposal. The encryption algorithm is composed of substitution in the DNA format and permutation in the hyper-image format, both of which have eliminated the relation between adjacent pixels in the image and adjacent bit planes in one pixel sufficiently. Besides, a random sequence generator based on the hyper-chaotic system is proposed, which has been utilized both in deciding the complementary ‘nucleoside’ in the substitution process and in constructing the hyper-image for the permutation process. Large quantities of experiments have demonstrated the validity and efficiency of the proposed scheme.     

数字图像信息隐藏预处理技术研究

多图像信息合并和图像信息加密是图像信息隐藏或图像信息传输的预处理重要环节。首先,提出基于图像逐行扫描算法的思想和基于图像位平面特性的两种多图像合并与恢复算法;然后,提出基于混沌序列的像素位置置乱加密和基于异或运算的像素值变换加密的双重加密算法。理论分析和实验结果表明,这些算法实现简单、有效可行、安全性好。     

A new image encryption algorithm based on heterogeneous chaotic neural network generator and dna encoding

This paper presents a new combined neural network and chaos based pseudo-random sequence generator and a DNA-rules based chaotic encryption algorithm for secure transmission and storage of images. The proposed scheme uses a new heterogeneous chaotic neural network generator controlling the operations of the encryption algorithm: pixel position permutation, DNA-based bit substitution and a new proposed DNA-based bit permutation method. The randomness of the generated chaotic sequence is improved by dynamically updating the control parameters as well as the number of iterations of the chaotic functions in the neural network. Several tests including auto correlation, 0/1 balance and NIST tests are performed to show high degree of randomness of the proposed chaotic generator. Experimental results such as pixel correlation coefficients, entropy, NPCR and UACI etc. as well as security analyses are given to demonstrate the security and efficiency of the proposed chaos based genetic encryption method.