基于比特置乱的量子混沌图像加密算法

针对当前主流混沌置乱加密算法防御性不强的问题,提出一种新的量子混沌图像加密算法,采用量子Logistic混沌序列与比特置乱后的图像进行加密运算。对明文各像素比特位进行全局置乱,再对中间密文进行加密运算,得到加密图像。通过引入量子混沌系统,解决了Logistic混沌系统随机性差、控制参数少的问题。实验结果表明,该算法摒弃了传统加密算法常用的异或运算,在统计特性和抗攻击性等方面比常规算法性能更好。     

基于Hopfield混沌神经网络和压缩感知的可视化图像加密算法

目前大多数的图像加密算法直接将明文图像加密成无视觉意义的密文图像,而这类密文图像在传输过程中容易被黑客发现从而受到各种攻击。针对上述问题,结合Hopfield混沌神经网络与压缩感知技术提出了一种具有视觉意义的图像加密算法。首先,利用二维离散小波变换对明文图像进行稀疏化;其次,通过压缩感知对经过阈值处理的稀疏矩阵进行加密和测量;然后,在量化的中间密文图像中加入随机数并进行Hilbert置乱和扩散操作;最后,将生成的类噪声密文图像通过最低有效位（LSB）替换来嵌入到载体图像中的Alpha通道以生成具有视觉意义的隐写图像。与现有的可视化图像加密算法相比,所提算法展现出非常好的视觉安全性、解密质量以及鲁棒性,表明其具有广泛的应用场景。     

改进混沌方程及压缩感知理论图像加密算法

针对传统Logistic混沌系统混沌性能低,生成伪随机序列随机性较差等问题,本文提出一种新的改进Logistic混沌方程,并与Lorenz超混沌系统、压缩感知理论相结合构建一个多混沌图像压缩加密系统。在加密过程中与传统加密算法相结合,进行置乱、扩散操作最终获得密文图像。通过改进的Logistic混沌方程获得随机性能更好的伪随机序列来构造受控测量矩阵,仿真实验表明通过改进的Logistic混沌方程来构造的受控测量矩阵在压缩率为75%的条件下峰值信噪比达到34.26 dB,与传统Logistic混沌方程相比在同等条件下提高约10 dB,并且该算法有较好的抗差分攻击性能,像素改变率（NPCR）与统一平均变化程度（UACI）接近理论值。故本文提出的加密算法具有较好的压缩性、安全性以及信号重建特性。     

基于混沌系统和人工神经网络的图像加密算法

针对一些基于混沌的图像加密算法中存在密钥与明文不相关, 混沌序列存在周期性等问题, 提出新的加密方案. 首先基于明文图像和哈希函数SHA-384产生Lorenz混沌系统的初值, 控制混沌系统产生混沌序列, 然后引入人工神经网络对混沌序列进行训练以消除其混沌周期性, 输出新的序列. 使用新的序列对明文图像进行置乱和扩散操作, 完成加密. 实验结果表明, 该算法提高了密文的安全性, 增大了密钥空间, 同时能抵抗各种攻击方式.     

对“改进遍历矩阵和像素值扩散的图像加密算法”的密码分析

最近提出了一个基于混沌的改进遍历矩阵和像素值扩散的图像加密算法,该加密算法首先将Logistic混沌映射构造一个遍历矩阵用于在图像空域迭代置换,然后再采用一个新的混沌序列对像素值进行扩散。通过对该加密算法的分析,找出了该算法存在的安全漏洞,从而提出了选择明文/已知明文的攻击方法,通过选择特殊的明文图像及其对应的密文图像,可在未知密钥的条件下对同样大小的密文图像进行破解。仿真实验结果表明这种攻击方法非常有效。     

基于复合混沌系统的图像加密新算法

提出了一种新的图像加密算法。该算法使用一维Logistic混沌映射与复杂的三维Lorenz混沌系统复合生成混沌序列加密矩阵,根据加密矩阵和图像的自身特征,对每个像素点选择不同的方式进行置乱变换和像素灰度变换。安全性分析表明,该算法加密效果良好,加密效率较高,对密钥及明文均十分敏感,密钥空间较大,且扩散性和扰乱性比较理想,能够抵御已知明文攻击和选择明文攻击。     

结合压缩感知和新混沌映射的图像加密方案

为了解决密文图像在公用信道传输过程中容易遭到基于深度神经网络模型攻击的问题,提出一种结合二维压缩感知、新设计的离散分数阶Chebyshev混沌映射和空域最低有效位(Least Significant Bit, LSB)嵌入的视觉有意义图像加密算法。首先,在明文信息熵的控制下迭代分数阶混沌映射以产生特定的密码流。其次,采用受控混沌测量矩阵、FAN变换置乱以及混合扩散策略对明文图像执行二维压缩和加密操作,得到具有统计伪随机性的秘密图像。然后,通过最低有效位嵌入算法将秘密图像随机地嵌入到非涉密传输介质的各个区域中以生成具有视觉意义的密文图像。另外,将明文信息熵隐藏到密文图像的透明度通道以实现所提算法安全性和实用性之间的均衡。最后,仿真结果和理论分析表明,所提加密算法生成的密文图像不但能够抵御多种常见的攻击,还具有不错的视觉安全性。     

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...     

一种基于位平面的图像加密算法

在不移动像素情况下达到对图像进行加密目的,提出一种基于图像位平面的加密算法。按像素比特位对图像进行分解,得到图像位平面,再利用两个Logistic混沌系统构造二值矩阵与中间密钥矩阵对位平面执行置乱加密,最后将各个位平面叠加得到密文图像。     

基于改进的CAT置乱与Henon_Kent混沌系统的彩色图像自适应加密算法

为了解决彩色图像加密算法中密钥与明文图像不关联的安全性不足以及CAT映射成立条件的问题,提出一种基于改进的CAT置乱系统与Henon_Kent混沌扩散系统的彩色图像自适应加密算法。该算法首先利用明文图像特征信息生成密钥;然后通过改进的CAT置乱系统对图像进行像素位置的三维置乱,再将Henon_Kent混沌系统所产生的三个混沌序列分别对RGB三个通道的像素灰度值进行扩散;重复以上两个步骤,以密文图像的信息熵大于7.99为结束条件。仿真表明该算法能够抵抗现有的攻击方法,具有较强的加密性能。     

一种基于超混沌系统的双图关联加密算法

针对现存混沌图像加密算法中存在系统安全性不高、无法抵御明文攻击、加密图像相互独立、效率低等问题,提出了一种基于超混沌系统的双图关联加密算法。首先根据明文图像,由超混沌系统产生与之相关的混沌随机矩阵,对明文图像进行深度扩散;选取其中一幅图像进行明文关联的置乱操作与快速比特扩散生成密文◢c▼1▽;之后对剩余图像进行自适应关联比特操作生成密文c▼2▽,完成双图关联的图像加密。实验结果与仿真分析表明,该算法不仅具有更高的效率与更强的抗明文攻击能力,而且仅由一幅密◣文不能得到与之相应的明文图像,安全性更高,具有良好的应用场景。     

基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密算法

为了增强光学加密技术的安全性与降低密文的数据容量,本文提出了基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密算法。首先,引入Logistic映射,利用明文特性 来生成其初值,利用其输出的混沌序列来生成压缩感知的测量矩阵;随后,基于压缩感知理论,对明文进行预处理,获取中间密文;利用logistic映射的随机序列来计算Gyrator变换的旋转角度,联合随机相位掩码,利用Gyrator变换方法对中间密文完成光学调制,得到最终密文。实验结果显示：与当前光学加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与抗明文攻击能力。     

二维超混沌系统的研究及在图像加密中的应用

构建了一个基于二维超混沌方程的非线性混沌映射,采用直方图、吸引子图的分析方法,研究了二维超混沌方程的特性;然后在该混沌方程的基础上,提出了一种新型的图像加密算法,其具体方法是先将彩色图像分离成红、绿、蓝三个分量,然后分别采用排序,异或,先排序后异或的方法进行加密。仿真结果表明,该加密算法对明文和密文都非常敏感,对初始密钥十分敏感,初值敏感性能达到10-10;密文图像的信息熵为7.908 563 896 646 1,非常接近理想值8;红、绿、蓝三个分量加密图像和明文图像之间的水平相关性系数差值分别是0.961 465 408 259 75、0.951 712 655 336 949、0.962 750 222 811 646。文章采用的加密方法完全改变了明文图像的像素值,使密文能够抵御攻击,仿真实验结果表明该加密算法具有良好的加密效果和安全性。     

对一种基于比特置乱的超混沌图像加密算法的选择明文攻击

最近,一种基于比特置乱的超混沌图像加密算法被提出,其核心思想为:首先,用混沌序列对明文图像进行像素置乱操作;然后,根据一个随机序列中相邻两个元素的大小关系对像素进行不同的比特位置乱;最后,把经过比特置乱后的序列与另一个混沌序列进行扩散、混淆运算得到最终的密文图像,从而使明文图像达到更好的加密效果。对该加密算法进行了安全性分析,发现该算法的安全性完全依赖于3个混沌序列,通过选择明文攻击依次破解出原算法中的3个混沌随机序列,恢复出了明文图像。理论分析和实验结果验证了所选择明文攻击策略的可行性,同时对该算法进行了改进,在改进算法中混沌系统的初始值与明文图像的SHA-256哈希值有关,从而使得密钥流与明文图像相关,因此算法可以抵抗选择明文的攻击。     

一种加密域鲁棒图像哈希算法

随着云计算的发展,越来越多的多媒体数据存储在云端,出于安全需要,往往需要对其加密后再上传至云端进行存储或运算等操作.针对加密图像,在不具备图像明文内容的情况下,为了认证图像内容的完整性和真实性,提出了一种基于Paillier同态加密的鲁棒图像哈希算法.该算法主要由3个部分构成:图像所有者端图像加密,云服务器端密文图像哈希计算以及接收者端明文图像哈希生成.具体地,图像所有者对图像进行Paillier加密,并将加密图像上传至云服务器,由云服务器利用Paillier密码系统的运算法则执行加密域DCT与Watson人眼视觉特征等的计算,并利用密钥控制的伪随机矩阵增加哈希的随机性,接收者解密并分析接收到的密文哈希,生成明文图像哈希.实验结果表明,所提算法在鲁棒性、唯一性和安全性上具有较理想的性能.     

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.

     

对改进的基于DNA编码和混沌的图像加密方法的安全性分析*

混沌密码系统已展现了许多非传统密码系统所具有的优良特性,基于混沌的加密算法层出不穷,同时对混沌密码系统进行安全性分析对混沌密码的发展具有重要意义。对一种改进的基于DNA编码和混沌映射的图像加密方法进行了安全性分析,该算法的核心思想是明文图像的DNA编码矩阵与混沌映射产生的随机矩阵的DNA编码矩阵求和,然后再对这个和矩阵中的元素随机求补即得密文图像。运用选择明文攻击的方法,破解了该算法中的等效密钥,从而利用等效密钥再解密出目标明文。理论分析和实验结果验证了本文选择明文攻击策略的可行性。简要讨论了提高该密码算法安全性的一些改进措施。     

基于新余弦混沌映射的视觉安全图像加密算法

考虑到目前图像加密算法缺少了对加密后图像的视觉安全的保护,将新余弦混沌映射和贝叶斯压缩感知进行结合提出一种视觉有意义的图像加密算法是非常有价值的.首先,基于余弦函数提出了一个新的一维混沌映射用于构建受控测量矩阵,除此之外,所提出的新余弦混沌映射能够更好地扰乱图像的强相关性.其次,通过二维Arnold置乱算法对明文图像的小波包系数矩阵进行置乱.然后,借助混沌测量矩阵和双向加模扩散策略对置乱后的秘密图像进行压缩和加密.最后,通过最低有效位嵌入算法将秘密图像嵌入到经过生命游戏混合置乱后的载体图像中以得到一幅具有视觉意义的密文图像.仿真结果和安全性分析表明在保证视觉安全性和解密质量的前提下所提加密算法具备可行性和高效性.     

Meaningful image encryption algorithm based on compressive sensing and integer wavelet transform

A new meaningful image encryption algorithm based on compressive sensing (CS) and integer wavelet transformation (IWT) is proposed in this study. First of all, the initial values of chaotic system are encrypted by RSA algorithm, and then they are open as public keys. To make the chaotic sequence more random, a mathematical model is constructed to improve the random performance. Then, the plain image is compressed and encrypted to obtain the secret image. Secondly, the secret image is inserted with numbers zero to extend its size same to the plain image. After applying IWT to the carrier image and discrete wavelet transformation (DWT) to the inserted image, the secret image is embedded into the carrier image. Finally, a meaningful carrier image embedded with secret plain image can be obtained by inverse IWT. Here, the measurement matrix is built by both chaotic system and Hadamard matrix, which not only retains the characteristics of Hadamard matrix, but also has the property of control and synchronization of chaotic system. Especially, information entropy of the plain image is employed to produce the initial conditions of chaotic system. As a result, the proposed algorithm can resist known-plaintext attack (KPA) and chosen-plaintext attack (CPA). By the help of asymmetric cipher algorithm RSA, no extra transmission is needed in the communication. Experimental simulations show that the normalized correlation (NC) values between the host image and the cipher image are high. That is to say, the proposed encryption algorithm is imperceptible and has good hiding effect.