基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法

目的为了解决当前混沌图像加密技术忽略了随机序列产生的时间延迟现象,且难以克服其自身迭代的周期性,使其序列的自相关性不理想,导致密文安全性不佳等问题。方法引入级联耦合混沌半导体环形激光器,设计基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法。首先引入SHA-256散列函数,利用明文像素值,生成一个256位的密钥,并将其分割为一系列的8位子密钥;利用这些子密钥来计算Logistic-Sine复合映射的初始条件,以输出一组随机序列;根据混沌序列,定义像素交叉互换机制,对输入明文进行预处理,消除相邻像素之间的相关性;基于级联耦合混沌半导体环形激光器,充分利用其自身的时间延迟与交叉反馈的特性,设计物理随机位生成器,以同步输出考虑时间延迟的控制矩阵与随机位流;将Logistic-Sine复合映射输出的混沌序列转换为一个过渡矩阵,联合控制矩阵,定义像素混淆机制,彻底改变明文的像素位置;最后,利用随机位流,设计像素联系扩散函数,改变图像的像素值。结果实验结果显示,与当前混沌加密技术相比,所提算法具有更高的安全性与鲁棒性,能够有效抗击明文攻击,相应的密文熵值约为7.9958,且NPCR(7)Number of Pixel Change Rate(8)、UACI(Unified Average Changing Intensity)分别为99.50%、33.46%。结论所提加密算法具有较高的安全性和抗攻击能力,能够安全保护图像在网络中传输,在信息防伪等领域具有较好的应用价值。

像素预测误差耦合极限学习机的图像水印算法

为解决当前图像水印算法难以准确预测相邻两像素之间的差值,使其存在较大的嵌入失真问题,提出基于像素预测误差扩展与优化的极限学习机的图像水印算法。设计像素交叉混淆技术,对水印信息完成置乱,输出水印密文;引入变尺度混沌,对极限学习机进行优化;将混淆后的载体图像像素值作为优化极限学习机的输入信号,对其进行准确预测,引入像素预测误差扩展方法,设计水印信息嵌入机制,将水印数据嵌入到载体图像中;构建水印信息检测机制,利用解密密钥,准确提取出初始水印信息。实验结果表明,与当前水印技术相比,所提算法具有更低的嵌入失真与更高的水印不可感知性。

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。