基于仿射变换的图像置乱改进新算法

传统的仿射变换的图像置乱算法是将图像中像素的位置重新排列,从而使原始图像变换成一个杂乱无章的新图像,但其本身的像素值并未发生改变。所以置乱后图像的灰度直方图都不发生改变,而灰度直方图又是衡量一幅图像的重要特征。对于那些对安全性要求比较高的领域,如军事或牵涉到国家安全的机构,这类置乱方法的安全性可能达不到我们期望的要求。针对以上问题,该文提出了一种基于仿射变换的图像置乱改进新算法。该算法首先对原始图像进行仿射变换,然后对变换后的图像进行Zig-Zag扫描形成一个一维向量,再对一维向量中每个像素和它前面相邻的像素进行按位异或运算,同时对其异或运算的结果进行像素值的交叉换位,再次改变像素点的灰度值,从而提高图像置乱效果和安全性。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在数字水印技术中的置乱预处理。     

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。     

基于相邻像素间位异或的图像置乱算法

针对数字图像的传输安全问题,提出了一种基于相邻像素间位异或的图像置乱算法。该算法首先根据每个像素和它前面相邻的像素进行按位异或运算,然后对其按照某种规则进行像素值的交叉换位,再次改变像素点的灰度值,从而提高图像置乱效果。实验结果初步显示,该算法与Arnold等现有的置乱方法相比,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在数字水印技术中的置乱预处理。     

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。     

双混沌和广义Gray码相融合的图像加密算法

针对部分现有图像加密算法加密效率与安全性的不足,提出了一种新的图像加密算法。算法利用Kent映射对图像进行分块重排列,然后再重新进行全局位置置乱。接下来利用Logistic映射构造下标序列,利用下标序列对置乱图像的像素点进行异或。最后将异或后的像素值进行广义Gray码变换。实验表明,该算法加密后的图像满足如下特点：足够大的密钥空间、均匀分布的灰度直方图、弱相关性等。该算法具有良好的安全性和加密效果。     

基于混沌和位运算的图像加密算法

为了有效改进图像加密效果及其安全性,在对基于混沌系统及位运算的图像加密算法进行研究的基础上,提出一种改进的数字图像加密算法,该算法首先采用Logistic映射产生混沌序列构造行、列置乱向量进行像素位置的置乱,再利用分段非线性Logistic产生的序列构造灰度置乱放大因子,对图像进行灰度置乱,且对两个过程进行迭代操作。该算法不仅密钥空间增大,灰度直方图更加均匀,而且像素相关性变弱,运算速度较传统算法更快。实验结果表明,改进算法具有良好的加密效果和安全性。     

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.     

基于Rijndael的彩色图像加密算法的研究

Rijndael算法是针对一维数据流的密码算法.将Rijndael应用在数字图像加密中,并改进了Rijndael中的行移位变换、列混合变换和密钥扩展方案,提出了一种基于Rijndael和随机数序列的图像置乱算法.该算法主要利用密钥异或来实现图像像素值的变换、S-盒变换来完成图像像素的替代、行移位变换和列混合变换来实现图像像素的重新排列.由于有Rijndael的安全性作为保证,使加密后的图像安全性得到进一步地提高.     

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。     

基于分层Arnold变换的置乱算法

针对数字图像信息隐藏存在的安全问题,提出一种基于按位分层Arnold变换的置乱算法。算法将秘密图像按位平面分层,同时考虑图像的位置迁移和像素的灰度变换,对每个位平面进行不同次数的Arnold变换,经像素交叉换位,相邻像素间按位异或得出置乱图像。实验结果表明,秘密图像分层置乱后直方图分布更加均匀,与白噪声相似度在0.962左右,置乱图像可近无损地还原和提取,提高了信息隐藏的鲁棒性。与其他置乱算法相比,置乱图像具有更高的置乱度、更强的抵御攻击能力,提高了空域信息隐藏的安全性。     

基于单一像素值改变的图像置乱新算法

针对数字图像传输的安全问题,提出一种基于单一像素值改变的图像置乱新算法,该算法将密码学中维吉尼亚加密算法进行修正,使之能够应用于数字图像的加密。实验结果表明,该算法加密的图像安全性高,与传统的基于单一像素值改变的置乱算法相比较,具有更好的抗噪声性能,该算法具有很高的灵活性,其加密图像的置乱程度与工作密钥的选择具有密切的关系,并且适合加密任意尺寸的数字图像。以上优越性使得该算法更能适合于数字图像的网络传输过程,以及其他对数字图像安全有较高要求的领域。     

结合层次结构和直方图平移的无损数据隐藏

针对现有基于差值直方图方法利用原始图像结构关系上的不足,提出了一种基于层次结构和差值直方图平移的无损数据隐藏方法RDH-HSDHS。RDH-HSDHS利用原始图像数据块中像素的差值形成直方图,充分利用图像中相邻像素间的相关性嵌入数据,为了进一步利用数据块中的参考像素进行数据嵌入,将参考像素组成新的图像进行下一层水印嵌入,直到当前层的嵌入容量小于解码所需的附加信息的长度或隐秘图像质量小于给定阈值。实验仿真结果表明,RDH-HSDHS能较好利用原始图像的全局和局部特性,在嵌入容量和隐秘图像质量之间达到较好的折中,在隐秘图像质量超过30 dB的同时,嵌入容量大于0.75 bit/pixel。另外,与相似方法的性能比较证明了提出方法的优势。该方法能有效应用于高质量需求的图像载体中进行信息隐藏。     

混沌映射与比特重组的图像加密

目的 当前很多图像加密都采用基于比特的加密算法。针对这种比较流行的加密算法所存在的安全缺陷问题,提出一种能够解决比特面0比特和1比特置乱时的位置限制的图像加密算法,实现比特的全局重组。方法 首先利用Tent混沌映射生成一个伪随机序列,然后利用生成的伪随机序列对比特明文图像进行整行以及整列的置乱,将置乱后的比特像素矩阵分块分别进行Henon映射的置乱,最后经过扩散操作得到最后的密文图像。结果 加密后明文图像的像素值的分布由不均匀变成了均匀分布,明文图像的各像素间的相关性被打破,使得原图没有了统计特性,像素变化率（NPCR）以及归一化平均变化强度（UACI）皆接近理想值,算法能够抵抗穷举攻击和差分攻击,并且在能保证加密安全的同时能有较低计算复杂度。结论 本文所提出的图像加密算法具有加密后像素相关性低、密钥空间大,以及对明文图像和密钥高度敏感等特点,本文算法在进行比特级的置乱时,又加入了与明文相关的特性,增强了加密算法的明文敏感性,同时也加强了加密算法的扩散性,可有效地保障密文图像的安全。     

基于均匀置乱的图像位置置乱衡量方法

由于图像置乱分成位置和像素值置乱两类,图像置乱衡量也从这两方面进行分析。目前基于像素值的衡量效果依赖于原始图像,存在局限性;基于位置的衡量随着置乱距离的不同效果也有很大偏差,同样存在局限性。从图像位置置乱的实质出发,提出均匀置乱的概念,从偏离度和均匀度的角度对图像位置置乱效果进行衡量。通过对大量实验结果的分析得出,该衡量算法可以准确地衡量图像置乱程度,与人的视觉评价保持一致,具有可行性和有效性。     

利用差分图像奇异值分解的置乱程度评价研究

提出了基于差分图像和奇异值分解相结合的图像置乱效果评价新方法。针对基于奇异值分解法的置乱程度评价法不能客观地反映图像置乱效果好坏的不足,首先对置乱前后图像进行差分运算并得到其相应的差分图像,其次对两差分图像进行奇异值分解,最后计算其奇异值差异程度的大小作为图像置乱效果评价的新准则。实验结果表明,提出的评价方法能够较好地刻画图像的置乱程度,反映了加密次数与置乱程度之间的关系,与人的视觉基本相符。对于不同的图像,该评价方法在一定程度上反映了所用的置乱变换在各置乱阶段的效果。     

Color image encryption scheme based on the combination of the fisher-yates scrambling algorithm and chaos theory

In order to obtain a more secure and effective image encryption scheme, a color image encryption scheme based on Fisher-Yates scrambling algorithm and chaos theory is proposed. First, the (secure hash algorithm) SHA-384 is used to generate the key by combining the plaintext image and the encrypted time point. Then, three groups of chaotic sequences are obtained by iterating the three-dimensional Chen chaotic system, and three groups of pseudo-random sequences are obtained by processing with the key. The first group of pseudo-random sequences combined with the Fisher’s algorithm for image pixel position scrambling. A new pixel value substitution method is proposed using the second group of sequences to control each pixel value substitution of the image. The last group generated the matrix after pixel substitution was used for diffusion transformation to obtain the final encrypted image. The test results show that the scheme has broad application prospects.

     

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。