改进的引力模型耦合明文像素相关交叉机制的图像加密算法

目的解决当前图像加密技术严重依赖混沌系统,使其通用性较差,难以直接加密非方形图像,且因混沌系统的周期性,算法的安全性不足的问题。方法提出了改进的引力模型耦合明文像素相关交叉算子的图像加密算法。首先,利用多个一维混沌映射,定义联合混沌变换模型,输出密钥流;随后,基于明文像素位置,设计像素相关交叉机制,联合密钥流,对明文进行高效置乱;构造质量动态变化函数,用其替代传统引力模型中的恒定粒子质量,增强算法的敏感性,并用改进的引力模型对置乱图像完成扩散,彻底改变像素值;最后,构建密文增强模型,对输出密文进行二次扩散,扩大密文的NPCR(Number of pixel change rate)与UACI(Unified average changed intensity)值。结果实验结果表明:与当前图像加密机制相比,所提加密算法不但可以扩散方形图像,而且能够对非方形目标直接加密,具有更高的通用性与安全性,以及更强的抗差分攻击能力。结论所提出的算法能够加密非方形尺寸的图像,具有较强的通用性与安全性。

基于像素随机映射与引力扩散的图像加密算法

为解决当前图像加密技术在其像素置乱过程中存在大量的内在重复模式,且其像素只能在相同位水平之间互换,无法形成随机映射,导致算法安全性不佳的问题,提出像素随机映射与改进的引力扩散的图像加密认证算法。迭代3D Lorenz系统,形成一个三维混沌序列,引入排序机制,定义像素随机位置映射规则,使明文像素位置之间可随机变换;基于置乱像素空间位置,构建像素质量动态模型,替换当前引力模型的固定质量,通过改进的引力模型对扰乱图像进行扩散;定义随机序列生成模型,构建密文增强机制,提高初始密文的NPCR(number of pixels change rate)与信息熵值;引入Hash检测函数,对置乱密文与解密图像的Hash值进行检测,实现对图像信息完整性认证。实验结果表明,与当前图像加密算法相比,所提加密技术具有更高的安全性能,较快的加密效率,在面对差分攻击与剪切攻击时,所提算法具有更高的用户响应。