基于混沌的数字图像置乱算法及参数优化*

为了提高图像置乱性能,把具有非周期性、遍历性、伪随机性和对初值的高度敏感性的混沌系统应用到图像置乱中,提出了基于混沌的数字图像置乱算法。为了得到最好的置乱效果,采用混合蛙跳算法来优化置乱算法的参数。通过算法的仿真实验表明该算法具有较好的置乱效果,并具有较强的抗剪切攻击和抗噪声攻击能力。     

基于复合离散混沌系统的图像加密算法

提出一种基于复合离散混沌系统的图像置乱加密算法,克服普通混沌量化图像置乱算法时间复杂度较高和需要对混沌轨道的概率分布有先验知识等缺陷。该算法利用复合离散混沌系统产生混沌序列,基于排序变换设计一个混沌图像置乱算法。理论分析和仿真实验表明,该算法具有较高的安全保密性能和抗攻击性能。     

基于抗退化混沌系统的动态S盒设计与分析

S盒是分组密码算法中的关键部件之一,其混淆和置乱作用决定着整个密码算法的安全强度。为使基于混沌系统生成的S盒具有更好的密码学性能,提出了一种基于抗退化混沌系统的动态S盒设计方案。首先,使用Lorenz混沌映射扰动Chebyshev混沌映射;然后,使用截取位数法和划分区间法生成两种初始S盒;最后,使用索引排序扰乱法得到最终S盒。所提抗退化混沌系统生成的混沌序列不存在短周期现象,具有遍历性、不可预测性等特点;运用于S盒的设计中能极大提升S盒的安全性能,消除混沌生成源的安全隐患;并且,通过对系统参数的调控可批量地生成动态S盒。对S盒的安全性能,即非线性度、差分均匀性、严格雪崩准则、输出比特间独立性和双射特性进行了测试和对比,实验结果表明,所提方案生成的S盒具有更好的密码学性能,可用于分组密码算法的设计中。     

基于线性变换耦合混沌系统的强劲S盒构造算法研究

由于当前的图像块加密算法中的S盒在替代-置乱过程中都需要使用独立的轮密钥,导致了较高的时间成本和较低的加解密速度。对此,设计了一个线性变换函数;并将其耦合3D Lorenz系统,提出了强劲S盒生成算法。该算法是通过线性变换函数直接将混沌系统的轨迹转变成伪随机序列来产生S盒,在替代阶段可有效避免独立轮密钥的使用,显著降低计算复杂度。借助MATLAB仿真平台,对该算法以及当前其他S盒算法所产生的S盒的性能进行对比测试,结果表明:与其他S盒算法生成的S盒相比,该算法的S盒具有更高的非线性特征,满足严格雪崩准则,具有更好的抗差分能力;用该S盒加密时,其计算效率更高。     

基于S盒的数字图像置乱技术

数字图像置乱技术，作为数字图像信息隐藏的预处理和后处理，其主要目的是将一幅有意义的图像变成一幅杂乱无章的图像，用以增加数字图像信息隐藏算法抵抗非法攻击的能力，从而增加安全性。本文以图像信息安全问题为背景，介绍了通常用于分组密码系统中的S盒的理论基础，提出了一种基于S盒的数字图像置乱方法，同时讨论了置乱算法的周期性。实验结果表明，算法具有很好的置乱效果。     

基于多组混沌序列的彩色数字图像置乱算法

传统的数字图像置乱算法需要多次迭代,加密强度不高,密钥空间小,抗攻击能力弱。针对上述问题,基于多组混沌序列和矩阵拉直算子,提出一种新的图像置乱算法。通过对彩色数字图像的RGB矩阵进行拉直和置乱,隐藏原始图像所含信息。理论分析和实验结果表明,该算法具有较大的密钥空间,对密钥敏感,能改变图像的灰度特征,且置乱后的图像纹理细、颗粒均匀。     

基于DNA编码和超混沌系统的图像加密算法

针对DNA编码规则单一和混沌加密算法对密钥的灵敏度低等问题,提出一种基于DNA编码和超混沌系统的图像加密方案。该算法首先使用SHA-3算法计算明文图像的哈希值,用于超混沌系统的初始值,增加明文敏感性;其次将图像转换为DNA序列,并与所构建的S盒子进行DNA序列运算;最后用超混沌系统产生的序列对图像进行置乱。结果和理论分析表明,该算法不仅提高了密钥敏感性和传输数据的安全性,而且具有较好的抗穷举攻击、统计攻击和差分攻击能力。     

基于位置交换的快速图像置乱

为了提高图像置乱算法的置乱效率,提出了一种基于帐篷映射的快速随机排列算法,并把这种方法应用到图像置乱领域,构建了基于混沌序列的快速图像置乱算法。该快速随机排列以位置交换为核心,通过应用概率的几何意义,把由帐篷映射产生的服从非均匀分布的混沌序列转化为服从均匀分布的随机序列,驱动图像元素位置交换完成随机排列。理论和实验结果表明:快速随机排列在效率上优于基于排序算法的随机排列,构建的快速图像置乱算法与传统基于混沌排序图像置乱算法相比,密钥空间更大,运行效率更高。     

基于分数阶超混沌系统的无损彩色图像加密

本文针对当前图像混沌加密系统的密钥空间小、相关性高以及难以抵御选择明文攻击的特点,结合二维离散小波变换和Qi超混沌系统的改进,实现了一种对无损彩色图像加密的算法。首先,针对Qi超混沌系统难以产生四翼空间以及系统易被破解的不足,改进Qi公式得到一种新型的四翼超混沌系统;其次,将彩色图像分离,经过神经网络进行置乱;然后,通过改进S盒的AES算法对置乱图像加密;最后,对置乱图像通过小波变换进行频域加密得到密文图像。结果表明,在图像相关性上比已有算法低50%左右,适合于各类彩色图像的加密。     

基于时空混沌和小波变换的图像加密算法

本文提出一种基于时空混沌系统的图像加密算法。首先对明文图像进行Zigzag方式扫描置乱,再对置乱后的图像分块;然后用Logistic混沌系统生成的伪随机序列对其进行置乱,置乱结束后对其进行整数小波变换,利用基于耦合映像格子CML的混沌系统生成三个伪随机序列对低频小波系数进行置乱操作,同时对低频小波系数进行扩散,然后进行整数小波逆变换;最后再由基于CML的混沌系统生成两个伪随机序列对图像像素值进行扩散操作,得到最终的加密图像。经测试,该算法具有良好的加密性能,可以有效抵挡差分、明文等攻击。     

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。     

像素位置与像素值双重置换的混沌加密算法

提出了一种数字图像像素位置与像素值双重置换的混沌加密算法,对常用的基于混沌的数字图像加密技术进行了改进,利用Logistic混沌映射对数字图像像素位置进行置换加密,然后再次利用Logistic混沌映射对数字图像像素值进行置乱,从而达到对像素位置和像素值双重加密的效果。仿真实验表明：其加密效果优于利用Logistic混沌序列对数字图像像素点置乱的加密技术。     

基于最小粒度全置乱的图像加密算法*

依据混沌置乱信息熵, 给出选择驱动图像比特全排列混沌映射的准则,依据混沌轨道的不可预测性,设计一个图像比特全置乱算法,应用选择的混沌完成图像最小粒度—比特全空间内最大程度的等概率置乱。为增加抗攻击能力,又根据混沌映射拉伸折叠机理,设计图像像素替换算法完成图像加密变换;分析算法密钥空间、密文数字特征、相关性、抗差分攻击能力。结果表明,该图像加密算法较Ye算法和Huang算法具有更好的置乱度、去相关性和抗差分攻击能力,能够更加有效地保护数字图像。     

一种基于交叉混沌序列的图像加密算法

当前研究的混沌加密算法大都是基于单级混沌系统或低维的混沌加密技术,而这些混沌映射的密钥空间太小,可以轻易地被破译,它们还不算具有严格密码学意义上的保密性。文中提出了一种利用Logistic映射与Chebyshev映射作为2个混沌发生器的算法,在这种交叉混沌映射的图像算法中,不仅通过加密矩阵对图像像素进行灰度置乱,而且根据离散映射生成相应的符号矩阵和置换矩阵。实验结果证明了该算法实现简单,计算量小,且图像的解密结果对混沌序列的初始值有较强的依赖性,安全性高,同时也证明了给出的图像置乱度能更好地反映图像加密前后的视觉差别和加密效果。     

基于WT算法联合混沌理论的图像加密研究

图像加密作为信息加密领域的重要一支,其对于信息安全的重要性显得愈发重要,能够有效地对目标图像信息进行加解密逐步成为了人们的研究热点。为了提高图像加密的安全性,以混沌系统所具有的初值敏感性以及类似随机为基础,提出了采用“混沌变换”方法对图像进行置乱操作的算法,随后以此为基础结合小波理论设计一种图像加密算法。在图像的预处理阶段首先对图像采用小波变换得到四幅小波子图;随后基于混沌置换将四幅子图置乱处理;最后通过小波逆变换恢复出目标加密图像。通过数值仿真实验表明通过该方法解密获得的图像具有与原图像非常高的一致性,并且获得了较高的安全性。     

基于混沌映射的图像Contourlet编码加密算法

针对图像Contourlet多级树集合分裂编码的安全性问题,利用混沌密码设计了一种新的图像加密算法。使用具有良好随机性、安全性的混沌映射构造置乱数组和混沌密钥流对图像进行加密,由两个步骤组成：基于有序扫描表的快速置乱算法;基于编码扫描输出比特的异或加密算法。经实验验证,该算法能对图像视觉内容达到良好的掩密效果,具有密钥敏感度高、加密速度快、安全性高的优点。     

基于混沌的数字图像加密综述

为了进一步讨论和完善混沌在数字图像加密领域应用已经取得的成果和存在的问题,简述了该领域的发展历程,总结了混沌作用于图像置乱的两大主流设计思想,对图像置乱的理论基础和主流方案进行了讨论,分析了传统置乱加密算法的弱点和不足。给出了常用的混沌置乱方法,介绍了混沌作用于加密系统的一般思路和应用混沌进行加密时应注意的几个问题,提出了灰度替换和像素置乱算法的评估标准等新见解,并讨论了该领域的发展方向。     

基于混沌映射和DNA编码的图像加密算法

为了有效改进图像的加密效果及安全性,在对已有的图像加密算法进行分析的基础上,提出基于混沌映射的位变换和DNA序列的图像加密算法。首先,采用混沌映射生成置乱序列对图像在位平面进行置乱,同时达到了图像置乱和扩散的双重加密效果。然后,利用DNA编码规则,对置乱后的图像编码,进行DNA运算,实现图像的扩散。实验结果表明,该算法密钥空间足够大,密钥敏感性较强,具有较好的安全性。     

一种基于Arnold和Logistic双混沌系统的数字图像加密算法

提出了一种基于Arnold变换和Logistic混沌映射相结合的彩色数字图像加密算法.首先使用传统的Arnold变换进行图像位置置乱,再利用Logistic映射产生混沌序列改变图像的灰度值,从而构造出一个位置置乱和像素值改变相结合的图像加密算法.最后使用Matlab进行实验仿真,结果表明该算法能够取得很好的加密效果,且...     

一种基于分块和混沌网的图像置乱方法

图像置乱是实现图像加密的重要手段之一。由于混沌系统具有非周期性、遍历性、伪随机性和对初值的高度敏感性,因而已被广泛应用于图像置乱。为提升图像置乱效果和置乱性能,现提出了一种图像分块与混沌网相结合的图像置乱方法。该方法首先利用一种分块思想将图像进行置乱,进而构造一种混沌网,并将其应用于分块置乱的结果。实验结果表明,该方法不仅可取得良好的置乱效果,并具有较强的抗攻击性能。