基于L-K双混沌系统的彩色位级图像加密算法

针对传统加密算法精度有限、安全性低等问题,提出一种新的彩色图像加密算法。利用Liu混沌系统产生的混沌序列对彩色图像R、G、B三层的低五位进行索引位置置乱,再对高三位进行Arnold置乱;采用自适应方式进行扩散,并将R、G、B三层的密文图像循环异或,得到初步密文图像;联合像素级加密进行Hilbert置乱,采用Kawakami超混沌结合图像信息进行分形扩散,得到最终密文图像。仿真实验表明,该算法NPCR和UACI达到99.78%和33.37%,信息熵为7.9970,安全性很高。     

彩色图像的混沌加密算法

提出了一种新的基于Lorenz混沌系统的彩色图像加密算法。对Lorenz系统输出的实值混沌序列进行改进,使之近似均匀分布,得到更适合图像加密的伪随机序列。利用改进后的序列生成置乱和变换矩阵,按规则分块对彩色图像三基色分量进行置乱和按位异或等加密运算。仿真实验和安全性分析的结果表明,该算法密钥空间大,具有较好的加密效果和加密效率,且具有较好的抗干扰性。     

位级同步置乱扩散和像素级环形扩散图像加密算法

目的 针对基于位平面信息量分布的选择性加密算法安全性不高、像素置换加密算法不能很好抵抗统计攻击问题,提出一种基于位级同步置乱扩散和像素级环形扩散的图像加密算法（BSPDPAD算法）,提高图像加密效率和安全性。方法 BSPDPAD算法首先通过分段线性混沌映射产生两组混沌序列,其中一组混沌序列对图像进行随机分块,另一组混沌序列分解到位平面构成位级密钥流;然后,将各像素块分解到位平面,利用位级密钥流同步置乱扩散高位平面、置乱低位平面,实现位平面上块内置乱扩散及块间扩散;最后,再次迭代分段线性混沌映射产生新的密钥流,利用该密钥流对经过位级加密的中间密文图像进行横向顺序扩散和纵向逆序扩散,完成图像加密。结果 灰度图像及彩色图像上的计算机仿真实验与性能分析表明：BSPDPAD算法密钥空间大于2¹⁰⁰,信息熵接近于8,密文图像直方图趋近于均匀分布;与其他加密算法相比,BSPDPAD算法密文图像相邻像素相关性系数绝对值减小约12数量级,像素变化率和归一化平均强度明显提高,说明BSPDPAD算法在密钥、明文敏感性、抵抗多种攻击能力等性能上优于其他加密算法,且算法扩散效果好,仅一轮加密就能获得较理想的加密效果。结论 将位级选择性加密与像素级环形扩散相结合的BSPDPAD算法可有效抵抗各种攻击,安全性高,适合各种类型的灰度及彩色图像加密,潜在应用价值大。     

基于比特置乱的量子混沌图像加密算法

针对当前主流混沌置乱加密算法防御性不强的问题,提出一种新的量子混沌图像加密算法,采用量子Logistic混沌序列与比特置乱后的图像进行加密运算。对明文各像素比特位进行全局置乱,再对中间密文进行加密运算,得到加密图像。通过引入量子混沌系统,解决了Logistic混沌系统随机性差、控制参数少的问题。实验结果表明,该算法摒弃了传统加密算法常用的异或运算,在统计特性和抗攻击性等方面比常规算法性能更好。     

基于混沌序列和DES的彩色图像加密算法的研究

介绍了DES加密算法的基本特点，证明了DES异或运算的一个重要性质，并且结合了混沌序列的优良特性，提出了一种基于混沌序列和DES的彩色图像加密算法和解密算法。该算法首先由Ulam-von Neumann映射生成加密的密钥，然后对图像进行DES异或运算，得到加密图像。解密的过程就是需要得到与加密时相同的密钥，利用DES异或逆运算的性质得到解密图像。实验结果表明该算法能够得到令人满意的结果。     

基于位平面循环异或的加密图像可逆信息隐藏

针对密文图像可逆信息隐藏中存在信息嵌入率不高的问题,提出一种基于图像位平面循环异或的可逆信息隐藏算法.将图像高位平面和其相邻的位平面依次循环异或构造新的图像,利用块重排列对新图像的位平面进行无损压缩以便腾出空间,对压缩后的图像进行加密之后在腾出的空间位置嵌入额外的秘密信息.接收方接收含有秘密信息的加密图像后,根据需求可以对图像进行可分离式的提取信息和无损恢复原始图像.实验结果表明,通过循环异或操作后的图像位平面更适合无损压缩,算法的嵌入容量得到显著提升.     

一种超混沌图像加密方案的安全性分析

该文针对一种超混沌图像加密算法进行选择明文攻击,结果表明该算法中间密钥序列与明文图像不存在关联,所采用的加密公式可进行反推运算,并且待加密像素仅仅采用异或的加密方式,导致中间密钥序列可被破解,进而可对密文信息进行恢复.     

基于混沌系统和动态DNA编码与运算的彩色图像加密算法

现有结合混沌系统和DNA计算的图像加密算法因DNA编码规则和运算规则单一、加密结构安全性低,导致算法易被破解。为此,提出一种结合Intertwining Logistic映射和动态DNA编码与运算的彩色图像加密算法。该算法包括置乱阶段和扩散阶段,在置乱阶段,利用模拟退火算法构造的置乱序列分别对彩色图像信道进行行和列置乱,得到置乱信道。在扩散阶段,先根据随机序列值动态选择各置乱信道每个像素点的DNA编码规则及运算规则,然后结合密文反馈机制进行DNA加密计算。实验结果表明,该算法具有良好的抗攻击能力及加密效果。     

基于新混沌与矩阵卷积运算的彩色图像加密算法

针对彩色图像加密过程中出现的强相关性和高冗余问题,提出基于云模型的Fibonacci混沌系统与矩阵卷积运算的彩色图像加密算法。首先对彩色图像的R、G、B分量拼接图像像素点坐标变换置乱;然后将混沌序列值作为卷积核的输入值与像素值进行矩阵卷积运算,实现像素值置换;再与云模型Fibonacci混沌序列及前相邻像素值进行正反双向2次异或操作生成加密图像。实验分析表明,加密后的图像直方图更加平滑,像素分布均匀,图像相邻像素相关性低,加密图像RGB分量平均水平、垂直和对角相关系数分别为-0.0010,0.0016和0.0031,能够抵抗差分攻击、明文攻击、噪声攻击和剪切攻击等攻击实验,提出的新加密算法具有加密安全性高、抗干扰性高、鲁棒性强等特点。     

一种基于新的混沌系统的彩色图像加密算法

为克服现有的图像加密算法由于使用一维混沌系统所导致的安全性低的缺陷,基于新的三维混沌系统,本文提出了一种彩色图像加密算法。该算法首先利用混沌序列对图像的像素位置进行置乱处理,打乱彩色图像各颜色分量的像素位置;在此基础上,对置乱后的彩色图像进行像素值的扩散处理,通过使用混沌序列和异或、取余运算,改变置乱图像每个像素点的三基色像素值,从而得到最终加密图像。实验结果表明,本文所提出的彩色图像加密算法具有密钥空间大、敏感性强和安全性高等特点。     

基于多混沌系统组合图像置乱加密算法研究

提出一个基于位平面彩色图像Arnold映射置乱和采用Chen系统产生的混沌序列加密算法。首先采用由Logistic系统构造的非线性动力系统产生的混沌序列形成Arnold映射矩阵,在不同的位平面对彩色图像进行置乱,然后用Chen系统产生的混沌序列对置乱后的图像进行加密。该算法实现简单,能够抵御各种攻击,且容易用硬件实现。     

A novel RGB image encryption algorithm based on DNA sequences and chaos

Based on the deoxyribonucleic acid (DNA) sequence operations and chaotic systems, a novel improved color image encryption algorithm is presented with one-time-pad. Three DNA matrices are obtained by DNA encoding the plain-image firstly. To enhance the proposed algorithm’s robustness of resisting known-plaintext and chosen-plaintext attacks, the key streams, which are used to scramble the positions of the three DNA matrices, are generated from 3D skew tent map (3D-STM) by using the secret keys and the hamming distances between the DNA matrices. Then, we perform the DNA XOR, addition and subtraction operations on the DNA matrices and the key streams to get the cipher-image. At this stage, we also update the initial values of the coupled map lattice (CML) by the circle distance of DNA matrices obtained from the previous step to further enhance the proposed algorithm’s ability of resisting plaintext attack. Finally, we get the encrypted color image by decoding DNA matrices. The simulation and security analysis show that the proposed algorithm has an extraordinary ability to resist plaintext attack, differential attack and statistical attack, etc.

     

A novel color image encryption algorithm based on DNA sequence operation and hyper-chaotic system

A new color image encryption algorithm based on DNA (Deoxyribonucleic acid) sequence addition operation is presented. Firstly, three DNA sequence matrices are obtained by encoding the original color image which can be converted into three matrices R, G and B. Secondly, we use the chaotic sequences generated by Chen's hyper-chaotic maps to scramble the locations of elements from three DNA sequence matrices, and then divide three DNA sequence matrices into some equal blocks respectively. Thirdly, we add these blocks by using DNA sequence addition operation and Chen's hyper-chaotic maps. At last, by decoding the DNA sequence matrices and recombining the three channels R, G and B, we get the encrypted color image. The simulation results and security analysis show that our algorithm not only has good encryption effect, but also has the ability of resisting exhaustive attack, statistical attack and differential attack.     

基于DNA随机编码的真彩图加密算法

针对现有的结合DNA操作和混沌系统对真彩图像加密算法中存在的不足,提出一种新的真彩图加密算法。算法在对图像进行DNA编码及DNA加操作时都以混沌序列为映射随机编码图像信息。算法首先用二维Logistic映射随机编码真彩图分解后的R,G,B分量,从编码后的R,G,B分量中得到辅助参数修改超混沌系统的初值,将超混沌系统产生的混沌序列作为加密模板,再随机选择DNA加操作中的一种对编码后的图像序列和加密模板执行DNA加操作,最后随机解码DNA序列,合并R,G,B分量后得到密文图像。仿真结果表明,本文中提出的加密算法有良好的加密效果,并且能抵御穷举攻击、差分攻击和统计分析攻击。     

减少相邻位平面间冗余度的加密图像可逆信息隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法在对位平面压缩时未能充分利用位平面间的相关性的问题,为了降低位平面的压缩率从而提高嵌入容量,提出一种减少相邻位平面间冗余度的加密域可逆信息隐藏算法。方法 算法将图像进行分块并将块的位置进行置乱,置乱并未改变位平面的块内像素的相关性,使得位平面的块同样利于压缩。将块置乱后的图像的高位平面与次高位进行异或操作后得到新的次高位平面,再用新的次高位异或比它低一位的位平面。依次对其余的低位平面进行同样的操作后得到新的低7个位平面,将它们与原始最高位相结合得到新的图像的8个位平面。使用BBE（binary-block embeding）算法对新的图像的位平面进行压缩为嵌入信息腾出空间。为了保证加密图像的安全性,对腾出空间后的图像进行异或加密。结果 对相邻位平面进行异或后使除了最高位平面外的低位平面更平滑,减少了不能使用BBE算法压缩的块及压缩的不好的块的个数,更有利于用BBE算法对图像进行压缩。提出的算法与现有的基于位平面压缩的算法相比得到了较高的嵌入率,对不同纹理的图像而言,嵌入的容量平均提高了0.4 bit/像素。结论 实验结果表明,提出的算法在保证安全性的同时可以腾出更多的空间来嵌入额外的信息,在实际生活中能根据需求灵活地嵌入信息。嵌入的信息能无损地提取,且图像能完全恢复。总的来说,提出的算法具有良好的性能。     

基于超混沌系统的位级自适应彩色图像加密新算法

提出一种采用超混沌系统的自适应彩色图像加密算法,在位级进行加密。首先利用陈氏超混沌系统产生的混沌序列对原始彩色图像的R、G、B分量图像进行置乱和扩散,采用自适应加密方法,用高四位的二值图像信息去加密低四位,再用加密后的低四位信息去加密高四位;接着将加密后的三基色分量图像横向排列组合联合加密,降低了三基色分量之间的相关性。加密算法使得密文与明文、密钥之间的关系复杂化,部分密钥依赖于明文,使得算法对明文敏感。对密钥空间、密钥敏感性、直方图、相关性、信息熵、明文敏感性进行测试和分析,结果证明了加密算法安全有效,在图像保密通信中具有较大的应用潜力。     

Multiple-image encryption algorithm based on bit planes and chaos

In the era of big data, many fields produce massive images every day. To improve the security of image transmission, a multiple-image encryption algorithm based on bit planes and chaos is proposed. Firstly, k images are decomposed into 8k bit planes; secondly, the Chen chaotic system and two-dimensional Logistic map are used to scramble pixel positions of the 5th-8th bit planes of each image; thirdly, the scrambled bit planes and all the 1st-4th bit planes are randomly combined into k scrambled images; finally, to obtain k encrypted images, the exclusive OR operation is performed on the chaotic image and k scrambled images. Experimental results and algorithm analyses show that the proposed algorithm has the advantages of the excellent encryption effect, high encryption efficiency, large key space, key sensitivity, strong ability to resist the statistical attack, the brute-force attack, etc.

     

基于位平面压缩的密文医学图像可逆信息隐藏算法

针对目前医学图像可逆信息隐藏算法嵌入容量小、需要对图像进行感兴趣区域（ROI）划分、接收方操作不灵活等缺点,结合医学图像特点,提出了一种基于位平面压缩的可分离式密文域信息隐藏算法。首先,将256级灰度医学图像分解成8个位平面,压缩高4个位平面,用峰值点像素值填充压缩后的空间,重构图像;然后,对重构的图像头部、中部、尾部分别加密;最后,在尾部根据嵌入密钥选取位置,通过直方图平移算法嵌入信息,接收方可根据密钥持有情况实现信息提取与图像恢复的可分离操作。实验结果表明,通过压缩图像预留空间来存放信息避免了辅助信息的传输,能有效提高嵌入容量,同时具有较高的安全性。     

基于Chen超混沌和DNA的彩色图像加密算法

为了提高图像在传输过程中的安全性,使得用户有更好的体验感,将Chen超混沌系统和DNA编码引入图像加密领域;彩色数字图像根据红、绿、蓝三个通道分为三个二维矩阵,并对三个二维矩阵进行DNA分区域编码处理,增加了编码运算的多样性,使得加密过程更加安全;由Chen超混沌系统生成的序列决定了每个二维矩阵的DNA编码解码规则和运算规则,按照相应规则进行加密,加密后由分段Logistic生成相应的序列再次进行行、列置换,分段的Logistic混沌映射可以让系统更快的进入混沌状态;合并红、绿、蓝三个通道的三个二维矩阵,生成三维矩阵,最终得到相应的彩色加密图像。选取相应的彩色图像进行仿真实验,最终的仿真结果表明,所提出的算法加密效果和相关性能指标良好,同时具有较强的安全性和鲁棒性。     

扩散映射置乱与超混沌系统组合图像加密算法

提出一个基于扩散与位平面Arnold映射相结合的彩色图像置乱,以及采用Chen系统产生的混沌序列加密的图像加密算法。先由Logistic系统构造的二维非线性动力系统产生的混沌序列形成扩散矩阵和Arnold映射矩阵,然后在基色上对彩色图像进行扩散，并在不同的位平面对彩色图像进行置乱，最后用Chen系统产生的混沌序列对置乱后的图像进行加密。该算法实现简单，能够抵御多种攻击，且容易用硬件实现。