基于Arnold变换的量子图像混沌加密方法

在确保量子图像密码算法安全的基础上,为进一步优化解密图像质量及计算复杂度,该文提出一种基于Arnold变换的量子图像混沌加密方案。方案使用量子细胞神经网络产生的混沌信号来控制量子Arnold变换、量子交换(SWAP)和量子控制非操作(CNOT),然后将这些操作作用于量子明文图像中以获得相应的密文图像。研究结果表明:所提量子灰度图像加密方法具有高安全性、高解密图像质量及低计算复杂度的特点。

改进Arnold变换与量子混沌的图像加密系统

本文设计了一种基于Arnold变换与混沌映射的图像加密系统.密钥生成器以安全哈希算法SHA-256为核心,产生改进离散Arnold变换和量子混沌映射的初始参数.改进离散Arnold变换是针对传统Arnold变换密钥空间不足、周期性、仅置换加密等缺点进行改进.本系统将传统离散Arnold变换中的矩阵A设计成一个动态矩阵,使其完全依赖于安全哈希算法SHA-256;同时在空间置换结束前为每个像素的坐标添加一对安全密钥,进一步扩大密钥空间.仅置换加密无法抵御统计分析,为克服这一缺陷,同时消除Arnold变换的周期性影响,本文在Arnold置换前利用量子混沌映射对每一个像素进行线性变换.实验结果表明,本文提出的加密系统能够抵御直方图分析、相关性分析、差分攻击、暴力攻击等多种典型攻击,具有很高的安全性和加密效率.

Latin方阵和二维量子漫步相结合的图像加密

针对数字图像在网络传输过程中容易受到攻击导致信息泄漏的问题,在Arnold置乱变换的基础上引入量子漫步和Latin方阵,设计了一种新型的彩色图像加密方案。首先把彩色图像的三通道分离,用Arnold变换来对图像像素点置乱,量子漫步和Latin方阵被用来处理置乱后图像的像素值,然后对处理之后的图像使用加取模扩散算法进一步改变图像的像素值,最后合并三通道加密图像得到彩色加密图像。量子漫步的作用是为该文的加密算法提供随机序列。该文对加密算法进行了实验仿真,在直方图、相关性、信息熵、噪声攻击、裁剪攻击等多个方面对实验结果进行了性能分析。仿真结果显示:加密图像的直方图均匀分布,像素点之间的相关性趋近于0,信息熵为7.9993,接近于8,说明该算法具有较不错的抵抗统计分析的能力;经过噪声攻击和裁剪攻击之后的加密图像经过解密之后,仍然可以看到原图像信息,表明该算法的鲁棒性是良好的;该加密算法的密钥空间足够大为1060且密钥敏感性良好,NPCR值接近于99.61%,UACI值接近于33.45%,证明该算法拥有抵抗差分攻击的能力。

量子混沌与折叠算法的图像加密系统

本文提出一种量子混沌与折叠算法相结合的图像加密系统。该系统的主要思想是通过量子混沌映射和二维Logistic映射分别进行Arnold变换,得到两个由伪随机数组成的与灰度图像大小相等的矩阵Q、E,然后利用这两个矩阵对图像分别进行以下操作:一是利用矩阵Q对图像从4个方向进行"折叠操作",二是使用前一个像素值与当前像素值进行异或,然后将异或得到的值加上E对应的值,以对当前像素值进行修改,从而达到图像扩散的效果,增加差分攻击的难度。利用MATLAB对测试图像进行模拟仿真分析,结果显示,经该加密系统加密后的图像,其水平、竖直和对角线方向像素值的相关性分别为0.001 006、0.000 152、0.000 789,信息熵H(s)=7.997 3。一系列的实验结果表明该加密系统具有很高的安全性和随机性。

基于量子混沌映射的高效安全的图像加密算法

提出了一种基于带密钥的广义Arnold变换和量子混沌映射的图像加密算法。首先,利用二维Logistic映射产生初始条件和参数;其次,利用带密钥的广义Arnold变换对彩色图像的像素值进行置换;最后将初始条件和参数代入到量子混沌系统中,由该系统产生的一系列伪随机数与图像的像素值进行异或,改变各个位置的像素值,进而达到加密的效果。为了提高加密系统的复杂性和随机性,二维Logistic映射和二维量子混沌映射都结合加权耦合映像格子以运用到加密系统中。

基于2态Pauli量子游走的图像加密算法

量子游走是近年提出的一种新型量子计算模型,具有很强的非线性,比混沌系统更有优势.构建基于2态Pauli量子游走的伪随机数生成器,在此基础上提出图像加密算法.测试结果表明:该加密算法具有足够的安全性,促进了量子计算和图像处理间的融合.