基于像素交叉循环移位与混沌映射的图像加密

提出基于像素交叉循环移位与自控混沌映射的图像加密算法。迭代均布Logistic映射,输出密钥;根据明文像素与密钥设计像素交叉循环移位机制,并对明文像素进行高度置乱;利用均布Logistic映射生成Tent映射的初始条件,再通过像素扩散机制的定义完成像素加密;引入重力模型来构造深度扩散机制,然后最大化密文的统一平均变化强度,从而提高算法的抗攻击能力。结果表明:与当前图像加密技术相比,所提算法具有更高的安全性以及更强的抗攻击能力。

基于洗牌算法的二方向折叠扩散混沌系统图像加密

针对像素位置置乱,为了削弱当前加密密文存在的周期性,提出了一种基于洗牌算法的二方向折叠扩散混沌系统加密方法。仿真实验表明,该算法不仅能够较好地抗差分攻击、统计特性分析,密钥敏感度强,还能有效抵抗密文攻击,而且密钥空间大,加密效果好。

基于统一超混沌系统的彩色图像加密算法研究

利用混沌信号的优良性能,本文研究提出了一种新的彩色图像混沌加密算法。首先利用外部加密密钥以及原始图像的特征值,根据自定义的数据抽取和填放规则进行数据抽取、填放,并利用超混沌系统生成的混沌序列,嵌套进行图像像素扩散,从而形成“图像像素抽取—图像像素扩散—图像像素填放”的图像加密方案,最后测试结果表明所提算法具有较好的安全性。

融合神经网络变换和通道置乱的彩色图像加密

针对传统彩色图像加密过程中密钥空间小、彩色通道加密不彻底导致的密文图像抗差分攻击能力弱等问题,提出一种融合神经网络随机变换和通道置乱的彩色图像加密算法。将彩色图像R、G、B色彩通道进行分离,利用变换技术分别对3个色彩通道进行像素级置乱;利用并行混沌系统生成两组伪随机序列,引入人工神经网络对其进一步变换生成新序列。使用随机序列分别对彩色图像的通道内和通道间进行像素级扩散和置乱。实验结果表明,神经网络随机性可显著扩大密钥空间,提出算法在密文图像安全性和抗攻击能力上具有显著优势。

基于Arnold变换的图像分存加密方法

为提高图像分存加密的安全性,提出一种将置乱加密、分存技术和像素扩散相结合的分存加密方法。首先,利用一维Logistic混沌映射产生Arnold变换的参数;其次,利用变参数的二维Arnold变换对图像进行像素位置置乱;最后,利用变参数的三维Arnold变换对置乱后图像进行像素值扩散并分存为两幅图像。实验结果表明,该方法的外部密钥敏感度较强,具有良好的雪崩效应,能够有效地抵抗明文和差分等攻击,且解密密钥与明文图像紧密相关。

基于高维超混沌系统和矩阵张量积的图像分组加密新算法

目前混沌加密算法主要存在三方面的不足:1)采用低维混沌序列造成混沌退化;2)采用的混沌系统结构过于简单;3)算法只依赖于混沌系统的结构和密钥。针对这些不足,提出一种新的图像分组加密算法。为了克服混沌退化,算法借助矩阵张量积将高维超混沌系统所产生混沌序列和一维混沌序列充分耦合,产生像素扩散矩阵。在此过程中,用明文信息控制扩散矩阵生成,使算法与明文相关,提高了算法的安全强度。

基于像素动态更新与差异扩散的图像加密算法

提出了基于像素动态更新与差异扩散的图像加密算法。引入Lucas与Fibonacci序列,充分利用二者的更新特点,基于二维映射,设计像素动态更新机制,在每一轮像素混淆过程中,利用不同的随机序列完成像素位置置乱,避免了置乱周期性;依据人眼视觉特性,建立像素重要等级模型,明文像素分类为视觉像素与次级像素;利用明文像素生成映射的初值,通过建立序列量化机制,获取一组密钥流;根据密钥流,设计两个像素扩散函数,对视觉像素与次级像素进行差异扩散,以输出密文。测试数据显示：与当前图像加密机制相比,所提算法具有更高的安全性,输出密文像素分布更加均匀。

基于仿射密码的并行图像加密算法

为了提高加密系统密钥安全性,获得更好的扩散性能,提高算法运行效率,提出一种基于仿射密码的并行图像加密算法。利用Lorenz混沌序列对像素位置进行置乱;引入古典密码学中的仿射密码进行像素值扩散和像素值混淆;利用多核计算机多个核心并行计算,将图像分块后并行加密。实验结果表明,仿射加密算法密钥空间大、安全性强、扩散性和扰乱性效果好、算法运行效率高,且仿射密码加密比异或加密扩散效果更好。

基于Rijndael的图像加密系统的研究与设计

提出了一种基于Rijndael的图像置乱算法,较好地解决了M×N的彩色图像加密.该算法具有对密钥敏感、密钥空间大、加密后的图像像素扩散性好等特点,可有效地保证加密图像的安全.采用面向对象的分析与设计思想,设计和开发了基于置乱算法的图像加密系统,实现对灰度和彩色位图图像文件的加密.

基于SMS4分组密码的彩色图像加密方法

为实现对数字彩色图像信息的有效保护,提出了一种采用SMS4分组加密的彩色图像加密方法。首先使用变参数的Arnold变换对图像进行位置置乱,其次使用外部密钥控制Logistic混沌映射产生各个SMS4分组的主密钥MK,以及任取32bit的随机整数作为加密子密钥并赋值给第1个SMS4分组加密图像的低32bit输入;再次分别将每个SMS4分组加密图像的低32bit输出作为下一个分组图像加密的低32bit输入,使得SMS4分组加密与反馈流密码相结合;最后将最后一组SMS4分组加密图像的低32bit输出作为图像解密的子密钥。加解密钥并不完全相同且解密子密钥与明文、密文紧密相关。实验结果表明,该方法具有良好的雪崩效应,可有效抵抗统计、差分和选择性明文等攻击。

基于混沌控制的选择复合加密算法

为了提高图像信息的安全性,提出一种混沌技术和像素扩散加密相结合的图像加密新算法。利用Runge-Kutta方法求解四维混沌系统并经非线性处理产生混沌序列,用以控制图像扩散加密方式并获得多种扩散加密方法相融合的复合加密算法。对图像加密结果的相邻像素相关性、密钥敏感性、抗差分攻击等性能所进行的分析研究以及相关实验结果均表明,所提新算法具有可行性,且安全性能较高。

改进混沌方程及其多混沌新型图像加密方法

针对传统混沌系统Lyapunov指数低和混沌性差、图像加解密性能不够高的问题,提出了一种改进Feigenbaum混沌方程,与Logistic和sine混沌方程共同构建了一个多混沌新型图像加密系统,并在加密过程中使用多级像素扩散较好地打破了图像像素的关联性,有效提高了图像加密系统的安全性。加解密综合分析与仿真实验表明,在8位灰度图像中该加密方法的信息熵值最高能够达到7.9993,加密后的相关性值最低可达10-3,且能抗多种攻击。

基于混沌的彩色图像加密算法研究

利用混沌信号的优良特性,结合彩色位级图像的内在特点,提出了一种新的彩色图像混沌加密算法。首先将彩色图像的RGB三基色分别划分为8幅位级图像并将其作为一个整体,利用超混沌系统生成混沌序列,进行位级图像置乱,然后利用Logistic混沌序列进行图像像素扩散,最后进行仿真测试和性能分析,结果表明所提算法具有较强的安全性和有效性。

超混沌系统的函数投影同步在图像加密中的应用

针对加密灰度图像安全级别低的问题,提出基于超混沌系统及其状态观测器实现函数投影同步的混沌时间序列,应用加取模像素扩散算法对灰度图像进行加密和解密.首先,利用超混沌系统的状态输出向量,构造其状态观测器系统,根据控制理论方法,给出超混沌系统及其状态观测器实现函数投影同步的充分条件;然后,基于函数投影同步的混沌时间序列,利用加取模像素扩散算法得到灰度图像的加密图像和解密图像.理论分析和数值仿真表明,构造的状态观测器系统是正确的,得出的函数投影同步的充分条件是有效的,密文图像分布与均匀分布没有显著差异.同时算法对密钥具有高度敏感性,有很强的抵御攻击的能力和精准的解密效果.

基于混沌交换控制表与关联动态引擎的图像加密算法

为了解决当前基于混沌系统的图像加密算法因其存在明显的混沌周期性,且像素的置乱与扩散与明文无关,使其难以抵御明文攻击的不足,提出了基于混沌交换控制表与关联动态引擎扩散的图像加密算法.首先,根据明文像素总量与外部密钥,对Logistic映射进行迭代,输出两个量化混沌矩阵;设计混沌交换控制表,并根据明文尺寸,建立像素的X、Y位置表;随后,将输入明文分割为两个均等子块,利用混沌交换控制表、X位置表与Y位置表,定义像素置乱规则,对两个子块进行交叉混淆,改变像素位置,再组合这两个置乱子块,输出置乱密文;随后,引入Zigzag扫描机制,将置乱密文转换成1D序列,去除该序列中的第一个元素,利用剩余元素的总和对第一个元素完成加密,且通过构造动态引擎函数,设计了像素扩散模型,对剩余像素进行扩散,改变其像素值.实验结果显示:与当前混沌加密技术相比,所提算法有效消除了混沌周期性,其输出密文具有更高的安全性与抗明文攻击能力.

基于可逆记忆CA融合时间延迟的图像加密算法研究

针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者相融合的加密算法来克服上述问题;并将非线性耦合置乱方法引入算法中。首先迭代一维线性分段映射所得到的一维数组,该数组通过非线性耦合置乱方法后得到一个置乱数组,并利用该数组对初始图像进行置乱处理,改变像素位置;然后将时间延迟引入到Logistic映射中,利用可逆线性记忆元胞自动机的演变规则对二者相融合所生成的时间延迟伪随机数组进行迭代,得到迭代数组。利用该迭代数组根据像素扩散机制对置乱图像进行扩散加密处理,改变其像素值。借助MATLAB仿真软件来验证算法。结果表明:提出的图像加密新算法具有优异的加密性能,加密机制高度安全,其密钥空间巨大,抗攻击能力大幅度提升。