一种图像加密算法的性能评定方法

根据对图像加密技术的分析,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:信息熵、灰度平均变化值和图像相似度。最后利用这些参数对图像加密算法进行了模拟实验分析及安全性评价。模拟试验及分析结果表明,给出的几个评价参数是实用的、有效的,可以用来对基于图像加密算法的置乱度及安全性能进行综合评价。     

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。     

图像置乱效果评价算法综述

图像置乱技术通过对图像矩阵的重排操作,破坏图像矩阵的相关性,从而实现信息加密。图像置乱效果评价方法是对图像置乱程度的客观评价,目前涌现的图像置乱方法都从各个方面验证其自身的优越性,但仍没有一种通用的评判方法。该文根据最优置乱效果的定义,讨论了一些现有的图像置乱效果评判方法,在深入研究这些方法的原理后,对各置乱性能评判方法的客观性进行了深入分析和讨论。     

图像置乱的相对置乱度评价方法

定义了衡量图像置乱效果的标准,拓展了衡量图像置乱效果的方法,且填补了对该方法进行系统评价的空缺.首先结合混沌理论、熵的概念及图像自身属性,定义了乱图像的标准,并给出一幅趋于这个标准的乱图像生成方法及过程;在定义与生成标准乱图像的基础上,进一步明确提出了评价图像置乱效果的相对置乱度的计算方法.对这种方法进行了全面的测试,实验结果表明,该方法具有相应的灵敏度、可用性和适应性.最后也探讨了对图像置乱效果计算方法进行评价的框架.     

Canny算子在图像置乱程度评价中的应用

随着图像置乱技术的发展,出现了各种各样的置乱算法,为了更好地衡量这些算法对不同图像的置乱程度,本文利用canny算子的良好特性,在分析现有评价方法特点的基础上,提出了一种新的描述图像置乱程度的评价方法。试验表明该方法与人的主观评价相接近,且结果不受原图像影响。本文采用MATLAB作为研究工具。     

分布均匀性的图像置乱衡量方法

尽管越来越多的置乱算法被提出,如Arnold cat变换、Hilbert变换、幻方变换和基于混沌置乱变换等,但是针对这些置乱算法的衡量方法却很少,现有的方法都是基于某一种置乱变化而提出的,通用性不强。从图像置乱均匀分布的角度出发,定义了理想置乱状态的模型,并根据理想状态的特点提出了一种图像置乱衡量方法,通过比较置乱效果与理想状态的偏离度来评价置乱效果的好坏。对Arnold cat变换进行了仿真分析,实验结果显示该方法能准确衡量图像的置乱程度,与人类视觉相吻合。并指出对256×256的图像来说,8×8,16×16的分块可以更准确地衡量置乱效果。     

基于图像特征的数字图像置乱程度衡量方法

数字图像置乱程度是评价数字图像置乱算法的重要方面,对数字水印算法的研究也起到重要的指导作用,提出了一种新的图像置乱效果客观评价方法.该方法首先得到整幅置乱图像的特征向量,将置乱图像进行最优分块,得到每个图像块的特征向量,应用灰色关联分析对图像置乱程度进行度量.该方法不仅反映了整幅置乱图像的全局特征,还反映了图像的局部特征.实验结果表明,该算法与视觉上的主观评价结果基本一致,且适用于各种类型的加密图像.     

基于位置相关性的图像置乱效果评价方法

利用欧氏距离范数描述图像的位置相关性,提出一种图像置乱效果评价方法。对Arnold变换和M序列变换2种置乱算法的置乱效果进行评价,实验结果表明,该评价方法能较好地刻画图像的置乱程度,反映了置乱次数和图像置乱程度之间的关系,与主观评价结果相吻合。     

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。     

图像置乱效果盲评价的灰色块分析方法

为有效评价图像的置乱程度,设计了一种基于灰色块分析的图像置乱效果评价方法。该方法首先分析置乱图像的特点,归纳理想状态下置乱图像的特征,并构造其特征序列作为参考序列;然后将置乱图像分块,并计算各子块图像的方差,形成小样本方差序列,对该序列进行预处理后作为比较序列。最后,利用灰色关联分析理论计算两类序列之间的关联程度,得到图像置乱效果的性能指标。实验显示,用该方法评判图像置乱度不仅计算简单、运行速度快,而且不需要原图像的参与,就能得到更加客观、正确的评价结果。     

基于熵的自适应图像盲隐藏算法

基于图像的熵分析,提出将一幅灰度图像嵌入另一幅彩色图像的自适应盲隐藏算法,该算法简单易行,隐藏信息量大,使用方便,对常见的图像处理与攻击具有一定的抵抗能力.另外,通过基于混沌的置乱技术,对要隐藏的数据进行预处理,使隐藏到载体图像中的数据有非常好的伪随机特征,具有很高的安全性.     

视频信息隐藏的置乱策略与方法

随着网络和多媒体技术的飞速发展,视频数据的安全问题越来越突出。深入探讨了视频数据在空域、频域以及运动矢量上的置乱策略与方法。对如何提高置乱方法的安全强度,以及如何降低置乱对编码效率与视频图像质量的影响进行了详细分析,提出了置乱应遵循的原则。在此基础上,改进现有的算法,并通过实验进行了验证。实验结果表明,基于频域与运动矢量相结合的视频置乱策略与方法具有更强的安全性。与传统数据加密方法不同,置乱方法能够与视频编解码进行紧密的结合。     

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。     

Digital image scrambling based on elementary cellular automata

Image scrambling is the process of converting an image to an unintelligible format, mainly for security reasons. The scrambling is considered as a pre-process or a post-process of security related applications such as watermarking, information hiding, fingerprinting, and encryption. Cellular automata are parallel models of computation that prove an interesting concept where a simple configuration can lead to a complex behavior. Since there are a lot of parameters to configure, cellular automata have many types and these types differ in terms of complexity and behavior. Cellular automata were previously used in scrambling different types of multimedia, but only complex two-dimensional automata were explored. We propose a scheme where the simplest type of cellular automata is used that is the elementary type. We test the scrambling degree for different cellular automata rules that belong to classes three and four of Wolfram’s classification which correspond to complex and chaotic behavior; we also check the effect of other parameters such as the number of generations and the boundary condition. Experimental results show that our proposed scheme outperforms other schemes based on cellular automata in terms of scrambling degree.     

基于灰色关联分析的图像置乱程度评价方法*

为有效衡量图像置乱的程度,引入灰色理论中的灰色关联分析,提出一种新的置乱效果评价方法。该方法首先将置乱图像分块,通过计算各子块图像中每行元素的灰度均值来统计各子块的灰度信息,建立小样本序列;然后利用灰色关联分析理论计算各序列之间的灰度信息关联度来评判各子图像灰度信息的关联程度,从而获取图像的置乱效果。实验表明,该方法能有效地评价不同置乱变换的效果,且评判无须原图像参与,与基于SNR的置乱评判方法相比,能更加客观地评判置乱效果,且与人眼目测结果相符。     

数字图像置乱加密技术综述

数字图像置乱加密技术是一种重要的数据加密技术和有效的安全增强手段,对于提高网络信息传输的安全性具有重要意义。该文解析了图像置乱变换的定义、周期和图像置乱程度的衡量方法,阐述了图像置乱加密技术研究进展情况,指出了置乱技术今后将继续研究的方向。     

基于Zig-Zag扫描的空域图像置乱新算法

传统的图像置乱算法如基于Arnold变换的数字图像置乱、基于Hilbert曲线图像置乱、基于仿射变换等都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。但是,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人们期望的要求。针对以上问题,本文提出了一种基于Zig-Zag扫描的空域图像置乱新算法。该算法首先对原始图像进行Zig-Zag扫描形成一个一维向量,然后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。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。     

基于分数阶陈氏混沌系统的图像加密算法

由于分数阶混沌动力学系统比整数阶系统具有更复杂的动力学特性,且能为图像加密方案提供更多的自由度,基于分数阶陈氏混沌系统,提出了一种图像加密方法。在发送端,驱动系统产生混沌信号,利用混沌信号扰乱明文图像的像素位置,将扰乱后的图像掩盖在混沌信号中,得到传输的密文图像。在接收端,通过同步系统去掩盖,进行像素位置扰乱的逆操作,恢复明文图像。最后对提出的加密算法进行了安全性分析。实验结果表明,该加密算法安全性高,具有良好的研究价值和应用前景     

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。