一种新的基于A型Arnold变换的数字图像置乱算法

基于矩阵运算的图像置乱算法具有容易生成、对初始条件敏感以及白噪声的统计特性良好等性质,但普遍存在加密强度不够、密钥空间小、留有轮廓等问题,基于A型Arnold变换矩阵,构造了一种新的数字图像置乱算法。该算法通过对3个密钥的控制,使得置乱变换矩阵具有较大的随机性。同时,该算法还具备全图像范围内的攻击扩散效果,当置乱图像受到攻击后,将无法还原成原图像,从而有效地阻止了置乱图像的暴力还原。     

基于优化哈达玛矩阵的图像重构算法研究

基于传统的压缩感知理论,提出了一种置乱块哈达玛矩阵,对图像进行非相干测量。将测量矩阵中的部分块进行哈达玛变换并随机交换列,使得矩阵中的元素服从零均值和方差的正态分布。通过对多种类型的图像样本进行重构实验,比较分析置乱块哈达玛矩阵在BP、OMP、StOmp等不同重构算法下的重构效果,以及OMP算法在分别以随机矩阵、托普利兹矩阵、循环矩阵和置乱块哈达玛矩阵为测量矩阵时的重构效果。实验结果表明,以置乱块哈达玛矩阵为测量矩阵,图像重构的信噪比更高、压缩成像的效果更好、运算所需时间更短。     

Arnold变换在二值图像置乱应用中若干问题讨论

针对二值图像的特点,讨论了二维Arnold变换在二值图像置乱中的置乱周期问题,提出一种快速Arnold变换策略,即少点置乱法,分析比较Arnold逆变换方法,针对一步恢复原图中直接求矩阵乘方会产生当矩阵元素过大超出运算精度限制时的结果错误问题,提出一种迭代取模伴随矩阵逆变换法.研究结果表明,经Arnold置乱的二值图像,其置乱周期有可能是Arnold变换周期的1/2;只对二值图像中占像素比例较小的像素进行置乱的变换策略,可提高置乱速度;对变换矩阵迭代取模后再求伴随矩阵,可得到正确的一步恢复矩阵.二值图像Arnold变换中,综合应用少点置乱法和一步恢复图像方法,可显著提高变换与反变换的速度.     

图像Arnold变换中的准对称性问题与半周期现象

从广义Arnold变换的周期性及标准Arnold变换与Fibonacci的关系出发,推导k步Arnold变换的一次性等效变换矩阵,特别是半周期处的一次性变换矩阵,并分析其特点,证明图像经广义Arnold变换位置置乱后在置乱周期内呈现图像置乱度的准对称性,讨论当置乱周期为偶数时的半周期现象和置乱周期为奇数时的各种不同情况.研究结果表明,无论置乱周期为奇数还是偶数,图像乱度存在前半周期和后半周期的准对称性;对偶数周期情况,标准Arnold变换下,在置乱次数等于周期的一半时,一次性置乱变换矩阵为单位矩阵的整数倍;半周期处置乱图像更易呈现与原图相似的结构或内容信息;对于某些维数的图像,半周期处的一次性置乱变换为负的单位矩阵,此时图像为原图的水平加垂直镜像图像;广义Arnold变换下,偶数置乱周期变换的半周期处的一次性变换矩阵可能是标准Arnold变换的结果,或在此基础上叠加了一个位移量为图像维数一半的水平或垂直平移,因而仍然存在较明显的半周期现象.对于奇数周期,半周期现象虽然存在但一般不如偶数周期情况明显,更不易出现镜像或提前恢复原图的情况.该研究可用于指导图像加密预处理中置乱次数选择和置乱乱度计算方法的评价与比较.     

基于BP神经网络的数字图像置乱技术

基于神经网络的非线性映射特性,提出了一种数字图像置乱的新方法。将图像输入到一个随机设置初始权值和阈值的BP神经网络,其输出即为置乱图像。只需训练一个从置乱图像到原始图像的神经网络,就可在恢复过程中将置乱图像输入到训练好的神经网络。实验结果显示,该算法对图像加密具有良好的效果,对噪声、JPEG压缩和剪切等攻击具有较好的抵抗能力。     

基于一维混沌映射和比特块置乱的图像加密

提出了一种基于一维混沌映射和比特块置乱的彩色图像加密算法。利用Logistic映射生成的伪随机序列对彩色图像进行置乱,将置乱的图像分解成24个位平面。对每个位平面进行8×8的比特块划分并对其进行第二次置乱,对第二次置乱图像的进行扩散操作,得到加密图像。实验结果表明,与像素块置乱的多图像加密算法相比,本文算法具有较大的密钥空间和较好的鲁棒性能、安全性和加密效果良好。     

基于压缩感知和位平面多重置乱的图像加密算法

提出了一种基于压缩感知和位平面多重置乱的图像加密算法.算法采用二维混沌系统和非线性函数生成测量矩阵,利用该测量矩阵对原始图像的离散余弦变换压缩采样,得到该变换图像的测量值矩阵,将其组合成压缩加密图像.再对压缩加密图像位平面分解,得到压缩加密图像的位平面图.对该位平面图切割重组、置乱和扩散,将压缩加密图像的像素位置置乱,...     

一种基于DCT域的数字图像置乱程度衡量方法

图像的置乱变换在图像加密和信息隐藏中有广泛地应用。对置乱程度进行衡量,能够指导我们设计具有更高置乱程度的置乱算法。在考虑置乱图像的纹理细节特征的基础上,利用DCT变换的能量集中特性,提出了一种基于DCT域的图像置乱程度定义。由Matlab实验结果表明,所给的定义能较好地描述图像的置乱程度。它既能较好地衡量同一种置乱算法置乱次数与置乱效果的关系,也能较好地比较不同置乱算法之间的置乱效果,而且和人的主观评价基本一致。     

三维Arnold映射的周期及在图像加密中的应用

具有混沌特性的Arnold映射在图像置乱、保密通信等方面都取得了很好的效果,但Arnold变换矩阵具有周期性,因此确定变换矩阵的周期是置乱变换的重要基础。为了研究三维Arnold变换矩阵的周期性,引入了孪生Fibonacci数列对概念,并阐述了4条相关性质定理。证明了三维Arnold变换矩阵的模周期是孪生Fibonacci数列对的模周期的一半,从而找到了确定变换矩阵模周期的新方法。最后提出了一种新的基于三维Arnold映射的多轮双置乱加密算法,对比二维Arnold映射置乱加密算法,仿真结果表明该算法优势比较明显,具有一定的先进性。     

一种基于二维Logistic映射的二值图像加密方案

图像置乱变换是信息隐藏中图像加密的常用方法.但传统的图像置乱具有一定的规律性,再加上置乱具有周期性,很容易被攻击者击破.根据幻方变换和Arnold置乱,提出一种基于二维Logistic混沌映射的二值图像加密方案.通过对原图进行分块幻方变换,用二维Logistic混沌映射生成的二值序列与其进行异或操作,并进行Arnold置乱.实验结果表明该方案的加密速度快、效果好,密钥空间大,解密图像与原图像一致性良好,且具有很强的抗干扰能力.     

时域图像加密算法的研究

针对高保真图像只能在时域加密这一特征,总结当前时域加密的各种方法,可以分为三类：单一混沌置乱、单一混沌加密和混合混沌加密算法。提出分块混沌图像置乱和具有后效性的混沌加密新算法。在分块混沌置乱中,给出相关系数计算公式和置乱前后的相关系数对比,在混和加密后,给出熵的统计分析。最后,混和加密算法的安全性分析表明此加密算法具有很强的抗统计攻击和差分攻击。     

数字图像的随机置乱加密及其与Arnold变换技术的比较

提出了一个用于图像加密的随机置乱算法。该算法首先将代表数字图像的二维数组按列扫描转换为一维向量,然后对该向量中的元素进行随机置乱,最后将经置乱的一维向量转换为二维数组,得到置乱后的图像。与Arnold变换相比较,该算法无需迭代,一般只需执行1,2次置乱就能达到较理想的置乱效果,效率明显提高且算法简单,易于软硬件实现,置乱度相当稳定,也不存在周期性恢复的安全问题。     

一种DWT和DCT相结合的数字图像水印算法

提出一种DWT变换和DCT变换相结合的灰度图像数字水印算法。对二值水印图像进行置乱和混沌加密处理,将水印图像序列调制成正负序列。在水印的嵌入过程中,对载体图像进行小波变换,提取出其低频系数矩阵,将低频系数矩阵划分成4×4大小的子块,针对各子块进行DCT变换,采用正负量化的方法进行水印的嵌入。实验结果表明,该算法对JPEG压缩、加噪、剪切和滤波等攻击,具有良好的抵抗能力,鲁棒性较好。     

基于小波变换域的数字图像嵌入和提取方法

针对数字图像水印的嵌入和提取问题,提出了一种基于小波变换域的数字图像水印的嵌入和提取算法.该算法结合了离散小波变换、Arnold置乱变换和奇异值分解.通过Arnold置乱变换对数字水印图像进行变换,对原始图像进行二次离散小波变换,之后分别对置乱后的水印图像和原始图像小波变换中的低频部分进行奇异值分解,对两者的奇异值矩阵进行加性操作实现水印的嵌入过程.结果表明:该算法能够准确实现水印的嵌入和提取功能;嵌入的水印具有良好的隐身性,人眼不能感觉出水印嵌入带来的变化;算法具有较强的鲁棒性,经过椒盐噪声、高斯噪声、JPEG压缩、高斯平滑和裁剪操作等污染及攻击后,都能较好地恢复水印信息.     

一种基于小波变换的二维Logistic混沌图像加密算法

介绍一种二维Logistic混沌序列矩阵的生成方法,用其生成加密模板和治乱序列,讨论用其对图像的离散小波变换系数矩阵进行调整和置乱处理问题.仿真结果表明该混沌序列加解密算法扩展了密钥空间,密文均匀分布,能够克服低维混沌动力学系统易于攻击的缺陷,抵抗选择明文攻击,具有密图文件保密性高,密钥简单,重构图像与原图像一致性良好等特点,并且能够经受住传输过程中噪声的影响.     

基于混沌理论和Hash函数的自适应图像加密算法

为了实现对数字图像的加密,提出了一种基于混沌理论和Hash函数的自适应图像加密算法。该算法用抽取的Lorenz混沌信号及Hash函数得到像素置乱矩阵,并对图像的像素进行置乱,利用分段Logistic映射对图像灰度进行自适应扩散。理论分析和仿真实验结果表明,该算法具有密钥空间大、抗统计攻击能力强、有效抵抗熵攻击、秘钥敏感性强等良好的性能,能够达到相应的安全水平。     

线性同余伪随机发生器在数字图像置乱中的应用研究

本文提出了一种新的数字图像置乱算法,采用线性同余伪随机数发生器技术,根据RGB图像像素值的特性,计算出LCG迭代公式中m的值及其原根a,并通过实验得出置乱的最小正周期T。结果表明,该算法置乱效果显著,作为图像隐藏的预处理和后期处理是一种良好的方法。     

基于位平面随机置乱的数字图像加密方法

为了实现像素位置调换置乱和像素值改变置乱相结合的目的,提出了一个基于位平面的图像置乱方法：先对图像进行位平面分解,然后用随机置乱方法对各位平面图像分别进行位置调换的置乱,最后将经过置乱的各位平面图像重构为一幅置乱后的图像。试验结果表明,与著名的Arnold变换算法相比,该方法效率更高、置乱效果更好,且置乱度相当稳定。