基于仿射变换的数字图像置乱加密算法

基于可逆线性变换整型化的思想 ,提出一类新的可用于图像置乱的有限整数域上的拟仿射变换(QATLIG) ,重点研究了QATLIG的性质及构造方法 ,讨论了QATLIG的周期性 实验结果表明 :QATLIG有较好的置乱效果及较大的置乱周期 ,从图像信息加密的安全性角度来看 ,它优于Arnold 。

基于Arnold变换的数字图像置乱技术

针对近年来兴起的数字图像信息安全问题 ,从 Arnold变换出发 ,给出了在位置空间和色彩空间上对数字图像进行置乱的方法 .这些方法简便易行 。

图像置乱程度的衡量方法

图像置乱变换是信息隐藏和图像加密常用的方法,如何衡量一种置乱变换的好坏,是研究的热点和难点问题。基于置乱前后位置变化的方法可以作为一个衡量的标准,但是位置变化并不能代表像素点值的改变,而且把图像作为一个整体来考虑也会产生一些偏差。为了克服这个缺点,提出了一种基于各点相关性的图像置乱程度衡量方法,主要是通过比较置乱前后每个点与其相邻点相关性的差异来进行衡量。由Matlab仿真结果表明,该方法可以很好地衡量图像置乱次数与置乱效果的关系,而且与人类的视觉具有比较好的一致性。

二维非等长图像置乱变换

传统的2维图像置乱变换一般用于正方形图像处理,对宽高不等的矩形图像,需进行正方形扩展,或使用高维置乱变换阵置乱.本文对此问题做了改进,提出了一种新颖的2维非等长图像置乱变换,给出了周期存在判据,用以选择合适的置乱系数,使得在不增加额外存储空间和计算代价的基础上,可用于非等长图像置乱,并且存在可恢复周期.实验表明所提方法的有效性和可行性.

二维Arnold变换及非等长图像置乱变换

二维Arnold变换因对于等长数字图像都存在变换周期,而常常应用于等长数字图像加密过程中的置乱变换过程。但对于非等长数字图像其变换周期一般不存在而不应用于图像加密过程。给出并证明了采用二维Arnold变换对数字图像进行置乱变换时,使变换周期存在图像高和宽需满足的充分必要条件,找到并证明了一个对任意高宽的数字图像都存在置乱变换周期的变换矩阵。该变换矩阵可广泛应用于对任意尺寸数字图像的置乱变换过程。

基于二代小波和图像置乱的数字图像盲水印算法

针对基于第一代小波的多分辨率水印算法运算速度慢、图像的重构质量与变换时延拓边界的方式有关等不足,根据第二代小波变换的特点,结合Amold置乱算法,给出一种基于小波多级提升和水印图像置乱来实现的改进型多分辨率图像水印算法,并分别采用Haar、Db2、Db4、9/7小波进行仿真实验。结果表明,该算法不仅保持了传统小波多分辨率图像水印算法的优点,而且有效提高了处理速度,并弥补了传统小波多分辨率图像水印算法中当滤波器增长时,含水印图像质量下降的不足。

一种基于图像置乱变换的空域图像水印算法

结合Arnold变换,提出了一种基于图像置乱变换的空域水印算法,对置乱变换参数进行了选择,给出了选择依据。攻击实验和性能对比实验表明,该算法对大范围内剪切、随机擦除和高强度噪声攻击具有强稳健性,优于传统的空域水印算法。

基于矩阵变换的图像置乱逆问题求解

基于矩阵变换的图像置乱用周期性对图像恢复,代价高昂;而通过逆变换恢复,已有方法未解决ZN上逆阵求解问题.针对此问题,通过构造映射规则,将伴随矩阵求逆方法推广到ZN,解决了n维矩阵变换的逆问题.为减小该方法计算代价,将杜里特尔分解和克劳特分解求逆推广到ZN,解决了变换阵顺阶主子式模N互质,矩阵变换的逆问题.为弱化扩展杜里特尔分解和克劳特分解求逆条件,将高斯-约当消去法推广到ZN,给出了任意变换阵在ZN上求逆算法和简化求逆算法.所提方法可用于得到任意变换阵在ZN上的逆变换阵,从而可直接对图像恢复,而不必计算可恢复周期.实验表明所提方法的可行性和有效性.

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。

二维双尺度矩形映射及其在图像置乱上的应用

传统的二维等尺度矩阵变换不能直接对矩形图像进行置乱,对于任意矩形图像需通过正方形扩展或分块处理,由此带来了一次迭代过程中额外的运算代价.为此,提出一种用于任意矩形图像置乱的二维双尺度矩形映射,并证明了双尺度矩形映射是任意二维双模线性映射满足一一映射的充分必要条件;然后结合二维等尺度矩阵变换和二维双尺度三角映射2类特殊映射的逆映射,给出了双尺度矩形映射的逆映射.实验结果表明了文中映射对任意矩形图像置乱的有效性,对矩形图像置乱和恢复的低代价性,以及对剪切、擦除和JPEG有损压缩攻击的鲁棒性.与已有方法相比,文中映射具有最小的一次置乱和恢复的代价、更大的变换阵生成空间,且无需计算最小可恢复周期.

一种改进的Arnold Cat变换图像置乱算法

Arnold Cat变换是经典的图像置乱算法,但其存在密钥量小,置乱视觉效果差的缺点。同时置乱仅仅是重新排列图像各像素点的位置,像素值并没有发生改变,这样攻击者就可以通过统计分析等手段进行破译。针对Arnold Cat变换的不足,运用混沌理论,提出了一种基于均匀性的改进Arnold Cat变换置乱算法。仿真实验证明改进的算法具有密钥量大、置乱视觉效果好、图像的位置和像素值均发生本质改变等优点,增加了图像加密的安全性。

一种基于混沌的图像置乱算法

本文提出了一种新的基于混沌系统的数字图像置乱算法,并将其应用于图像加密。该算法用Logistic映射产生的混沌序列值,离散化后构造出对换规则矩阵和横向、纵向移动量矩阵,通过遍历图像中的每个像素点,根据规则和图像中的另一像素点进行对换置乱。实验结果分析表明,该算法具有很好的置乱效果,有较好的加密效率和安全性。

基于Walsh变换的图像置乱程度评价方法

图像的置乱变换在信息隐藏和数字水印中有广泛的应用,对图像置乱程度的评价是非常重要的,它能帮助判定用怎样的置乱变换和对图像进行多少次置乱,才能获得好的信息隐藏隐蔽性和鲁棒性。利用Walsh变换的能力集中特性,并考虑置乱程度应满足的性质,提出了基于Walsh变换的图像置乱程度评价方法,实验表明所给出的评价方法能较好地刻划图像的置乱程度,与人的主观评价更接近。

基于高维矩阵变换的雪崩图像置乱变换

传统的以高维Arnold变换和高维Fibonacci-Q变换为代表的基于高维矩阵变换的图像置乱方法,虽然具备较好的安全性,且能改变被置乱图像的灰度特征,但存在可恢复周期长,且对攻击不具备全局扩散能力等问题,在应用中存在缺陷。针对以上问题,基于高维矩阵变换,构造了雪崩图像置乱变换,该置乱变换可通过逆变换对图像进行置乱,通过正变换对置乱图像进行恢复,因而可减少由置乱图像恢复为原始图像的迭代次数,同时理论和实验结果表明该置乱变换在受到各种攻击时的强脆弱性,因而可用于数字作品完整性鉴别的脆弱水印构造。

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。

基于Zigzag变换的数字图像置乱算法的研究

图像的隐藏与伪装技术是图像安全方面一个非常重要的研究领域。其中常用的图像置乱算法实现较为复杂,基于Zig-zag变换的思想提出了一种新的数字图像置乱算法,并构造了两个具体的置乱变换方法。通过算法的仿真实验和结果分析表明该算法具有较好的置乱效果及较大的周期,并具有一定的抗攻击能力,从图像信息安全性及算法的时间复杂度方面分析,该算法优于Arnold等变换,将该类算法用于图像加密有一定的应用价值。

基于信息熵的图像置乱程度评价方法

在基于数字图像的信息隐藏算法中,如何评价图像置乱程度是一个很重要的问题。本文以图像分块信息熵与整体信息熵的比值作为置乱程度的判决标准,并同时利用各分块中互为相邻的像素差值的平均值作为加权系数进行加权平均提出一种新的图像置乱程度的评价方法,实验结果表明该评价方法可以有效地描述图像的置乱程度。

马步哈密顿圈(骑士巡游)在图像置乱加密方法上的应用

基于骑士巡游变换的置乱算法是目前图像加密方法研究的热点,它的密钥量大,安全性高,但传统日字形马步(1,2)的置乱只能隐藏图像的细节.为了克服此缺点,提出基于骑士巡游变换的改进置乱算法.包括(1)基于骑士巡游类生矩阵的图像置乱方法;(2)分块分层的置乱算法;(3)将骑士巡游变换和Arnold变换结合的一种复合置乱算法.这些改进置乱算法,扩大了密钥库,增强了置乱的效果.文中给出这几种改进算法的实际应用效果.

基于约瑟夫遍历的数字图像置乱算法

以约瑟夫遍历、位置置乱和灰度置乱为基础,提出了一种基于约瑟夫遍历的数字图像置乱方法,该方法简单易行,置乱效果良好,可用作信息隐藏与伪装的预处理。

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。