基于混沌序列的压缩图像加密算法

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基于混沌算法的图像加密技术研究

基于混沌算法的图像加密技术研究图像加密技术在现代信息安全领域中占据着重要的地位，可以保护图像数据不被未授权人员接触、修改和复制。

基于混沌算法的图像加密技术因其具有高度随机性和反复性，受到了广泛的关注和研究。

混沌理论指经典物理世界中的一类模拟物理现象，它具有不确定性和极度敏感性，但在随机性上却异常丰富，可以生成高度的噪声信号。

混沌算法则是一种通过数学公式生成伪随机序列的非线性系统，在图像加密领域中得到了广泛应用。

一般而言，基于混沌算法的图像加密技术主要包括两个重要部分，即加密过程和解密过程。

加密过程中，需要将明文图像转换成一段密文编码，并加入随机的噪声由混沌系统生成的伪随机数作为加密密钥；解密过程则反之，需要通过相同的伪随机数序列还原出明文图像。

在加密过程中，混沌系统的生成信号是非常关键的，因为基于不同的混沌系统可以生成不同类型的噪声。

目前应用较多的混沌系统有Logistic映射、Henon映射、Lorenz系统和Chen系统等。

这些混沌系统本身具有高度的灵活性和随机性，可以产生非常复杂的噪声信号，保证了图像加密技术的安全性。

另外，为了加强图像加密技术的安全性，研究人员还提出了很多基于混沌算法的改进方案。

其中比较常见的是混沌扩散和置乱处理。

将混沌扩散算法融合到加密过程中，可以将密文中的像素进行多次变换，增加了反解密的难度；而置乱处理则是将加密后的像素顺序进行打乱，增加了破解难度，使得对加密信息的攻击非常困难。

同时，在图像加密过程中，还需要考虑到图像质量和加密后像素值的变化问题。

基于混沌算法的加密技术需要充分考虑两者的平衡因素，不能单纯地追求安全性，导致加密后图像的清晰度下降和像素失真问题。

在实际应用中，基于混沌算法的图像加密技术已经得到了广泛应用，比如在图像传输、存储、处理等方面。

同时，随着计算机技术的不断发展，研究人员正在不断探索基于混沌算法的图像加密技术的发展趋势，尝试结合其他算法和技术进行更好的改进。

基于混沌系统的图像加密技术研究

基于混沌系统的图像加密技术研究混沌系统是一种具有无序、随机和不可预测性质的非线性动力学系统，其在密码学中已被广泛应用于消息加密、图像加密、身份验证等领域。

其中，基于混沌系统的图像加密技术可以实现在保持加密数据安全性的同时，保留了图像的视觉效果，因此更适用于图像通信和存储方面。

一、混沌系统的基本原理混沌系统是一种迭代映射动力学系统，在非线性条件下，其状态会随时间变化而呈现出随机、无序、分岔和周期皓等性质。

混沌系统可以用数学模型来描述，其中最著名的混沌系统是洛伦兹系统，它用于描述大气科学中的对流流体的运动。

依据混沌系统的特性，现代密码学发展了一系列混沌加密算法，其中最为常用的是混沌置换和混沌流密码。

混沌置换算法是一种基于迭代映射的分组密码算法，随机的迭代次数和初始条件可用于扰乱图像像素，从而达到加密的目的。

混沌流密码则是利用混沌序列产生伪随机数流，用于对原始数据进行加密。

二、基于混沌系统的图像加密技术图像加密技术是在数字图像传输和存储时必不可少的技术手段。

其中，基于混沌系统的图像加密技术相比于传统的加密技术，更适用于图像加密，具有快速、高效、安全等优势。

下面将从两个方面介绍基于混沌系统的图像加密技术。

1、基于混沌置换的图像加密技术混沌置换算法将迭代映射应用在了像素排序上，通过对图像像素位置的随机变换，来实现混沌加密。

将图像像素坐标变换为一个混沌序列，再通过混沌序列的迭代计算，洛伦兹混沌序列产生了一个随机序列，用于对图像的像素进行混沌置换，从而实现图像的加密。

具体的实现过程为：首先，将图像转化为一维数组，并设置一组初始条件。

然后，通过迭代计算混沌序列，从而得到像素位置的一个置换序列；接着，采用该序列对图像像素进行混淆；最后，将加密后的像素重新排列成二维矩阵，即完成了图像加密。

2、基于混沌流密码的图像加密技术混沌流密码是利用混沌序列产生伪随机数流，用于对原始数据进行加密的密码算法。

混沌流密码包括两个主要部分：混沌序列发生器和异或加密器。

基于混沌的图像加密算法研究

基于混沌的图像加密算法研究图像加密算法是信息安全领域中的重要研究方向之一，它通过对图像进行加密和解密操作，实现保护图像隐私和安全传输等目的。

本文将重点探讨基于混沌的图像加密算法的研究，分析其原理、优势和应用场景。

首先，我们来了解一下混沌理论。

混沌理论是一种非线性动力学系统的研究分支，其在计算机科学和密码学领域有着广泛的应用。

混沌系统具有随机性、不可预测性和灵敏性等特点，这使得混沌可作为图像加密算法的基础。

基于混沌的图像加密算法主要包括两个部分，即混沌映射和置乱操作。

混沌映射是将图像像素映射到一个混沌的迭代序列上，而置乱操作则通过对混沌序列进行重新排列实现对图像的置乱加密。

下面我们将详细介绍这两个部分。

首先是混沌映射。

混沌映射通常选取经典的混沌系统，如Logistic映射和Henon映射等作为基础。

这些映射具有高度的不可预测性和混沌性质，适用于图像加密。

在加密过程中，首先将图像像素值归一化到[0,1]的范围内，然后通过混沌映射将像素值映射到一个混沌序列上。

通过迭代映射操作，可以得到一个与原图像无关的混沌序列。

这个序列将作为后续置乱操作的密钥，确保了加密的随机性和安全性。

接下来是置乱操作。

在加密过程中，通过对混沌序列进行重新排列，实现对图像像素的混乱置乱。

最常用的方法是基于Arnold置乱算法和Baker映射置乱算法。

Arnold置乱算法是一种二维置乱算法，通过对图像像素的行列位置进行迭代映射操作，实现像素位置的混乱。

而Baker映射置乱算法则是通过对图像像素进行乘积操作，实现图像像素值的混乱。

这两种置乱算法具有较高的随机性和不可逆性，能够有效地保障图像的安全性。

基于混沌的图像加密算法具有以下优势：第一，混沌映射和置乱操作具有高度的随机性和不可线性特征，使得加密过程中产生的密钥和置乱后的图像难以被破解和恢复。

这大大增强了图像的安全性。

第二，基于混沌的图像加密算法具有较好的抗攻击性。

混沌系统的不可预测性和随机性能够防止统计分析和密码分析等攻击手段。

基于混沌系统的图像联合压缩加密算法

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｍａｇｅｊｏｉｎｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｕｔ —ｏｆ —ｓｔｅｐｃｏｎ—
摘要：研究图像联合压缩加密，为解决传统压缩加密不同步及低维混沌系统保密性不高等缺点，提出一种基于三维混沌系
统的联合压缩加密算法。采用三维ｌｏｒｅｎｚ混沌系统生成随机序列，并对序列进行随机性处理，生成随机性更强的二进制密钥，使用密钥在内嵌零树小波编码（ＥｍｂｅｄｄｅｄＺｅｒｏｔｒｅｅＷａｖｅｌｅｔ，ＥＺＷ）的比特平面编码和算术编码之间对图像压缩产生的上
第３２卷第ｏ６期
文章编号：１００６—９３４８（２０１５）０６— ０１８２— ０６
计
算
机
仿
真
２０１５年０６月
基于混沌系统的图像联合压缩加密算法
陈益刚，邓家先，谢凯明
（海南大学信息科学技术学院，海南海口５７０２２８）
ｋｅｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｆｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｓｈｉｇｈ，ｔｈｅｌａｒｇｅｓｐａｃｅ．Ｕｓｅｔｈｉｓｋｅｙｔｏｅｎｃｙｐｒｔｉｍａｇｅｄａｔａ，ｗｈｉｃｈｉｓａｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｑｕｉｔｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｌｇｏｉｔｒｈｍ，ｃａｎｒｅｓｉｓｔｖａｉｏｒｕｓａｔｔａｃｋｓ，ｈａｓｈｉｇｈｓｅｃｕｉｒｔｙａｎｄｐｒｉｖａｃｙ．

基于混沌算法的图像加密技术研究

基于混沌算法的图像加密技术研究图像加密技术是一种将数字图像转化为不可读的密文，以保护图像的安全性和隐私性的方法。

在信息传输和存储过程中，图像加密技术起到了至关重要的作用。

随着计算机技术的不断发展，混沌算法作为一种新型的加密技术，逐渐引起了研究者们的兴趣。

本文将以基于混沌算法的图像加密技术为研究主题，系统地介绍混沌算法在图像加密中的应用和研究成果。

首先，我们来了解一下混沌算法。

混沌是一种表现出无序、不可预测性和敏感性依赖于初始条件的动态行为的系统。

混沌算法通过利用这种系统的特性，将图像中的像素值进行随机重排或者替代，以实现对图像的加密。

在基于混沌算法的图像加密技术中，最常见的方法是混沌映射法。

混沌映射法通过选择适当的混沌映射函数，将图像中的像素值和密钥进行混淆，从而实现图像的加密。

常用的混沌映射函数有Logistic映射、Tent映射、Henon映射等。

这些映射函数具有迭代快速、初始值敏感等特点，能够有效地对图像进行加密。

在具体的图像加密过程中，混沌算法通常与其他加密算法结合使用。

最常见的是混合加密算法，即将混沌算法和传统的对称加密算法（如AES算法）结合使用。

首先，将图像进行分块处理，然后使用混沌算法生成随机数序列作为密钥，并将密钥和图像的像素值进行异或操作。

接下来，采用对称加密算法对密钥进行加密，进一步提高了图像的安全性。

在解密过程中，按照相反的步骤进行操作，即先使用对称加密算法解密密钥，再将密钥和密文进行异或操作，最后利用混沌算法恢复原始图像。

除了混淆像素值和密钥之外，基于混沌算法的图像加密技术还可以采用其他手段对图像进行加密。

例如，可以通过对图像进行像素位移、差分扩散、像素替代等操作，进一步增加图像的复杂性和随机性，提高加密强度。

此外，还可以引入模糊化技术和水印技术，使得加密后的图像满足一定的鲁棒性要求，以增强图像的安全性和可用性。

基于混沌算法的图像加密技术具有许多优点。

首先，混沌算法具有天然的随机性和不可预测性，能够充分满足图像加密的安全性要求。

基于混沌序列的通用数字图像加密算法

基于混沌序列的通用数字图像加密算法沌序列，然后根据子密钥及图像类型将其转换为无符号整数序列，最后再依次与对应的像素值进行异或运算以实现置换加用评价指标对加密效果与安全性进行分析。

理论分析与实验结果表明，该算法密钥空间大，具有良好的加密效果、安全统计特性，且抗干忧能力较强。

键词 :数字图像加密 ;像素置换 ;混沌序列 ;Logistic 映射Universal Digital Image Encryption Algorithm Base on Chaotic SequenceLU Shou-dong(School of Information and Statisticsof， FiGuangxinanceandUniversity Economics ，Nanning,Guangxi 530003，China ) stract: In order to protect digital aimage's universal digitalinformation, image encryption algorithm based on is chaoticpropo sequencetly, according tokey the and the size of image, a chaoticis generated. sequence Then, according to the sub-key and the type of im chaotic sequenceis converted to an unsigned integer sequence. Lastly, pixelwill permutation be realizedby usencryptioning theXOR opera ween the unsigned integer sequence and each turn.corresponding The effect piofxel encryption value inis and al s osecurity analyzed by u evaluation index. Theoretical analysis and experimental results show that the algorithm has aeff large space of key, a good encryptionrity and statistical characteristics,a strong anti -anoisebility.words: digital image encryption; pixel permutation; sequenc; Logistice chaoticmapping引言可改变图像的直方图，因此安全性更好。

基于混沌和压缩感知的数字图像加密技术

02
基于混沌的数字图像加密技术
ห้องสมุดไป่ตู้
混沌加密的基本原理
01
02
03
混沌系统
利用混沌系统对初始条件的高度敏感性和动态行为的类随机性，实现加密效果。
混沌加密算法
基于混沌系统的加密算法，通过迭代计算，得到一组随机的加密序列。
加密过程
将图像像素作为输入，与加密序列进行混淆、置换、替换等操作，得到加密后的图像。
未来研究方向与挑战
算法优化
进一步优化混沌和压缩感知算法，提高加密效果和压缩比。
安全性评估
对混沌和压缩感知算法进行安全性评估，建立完善的安全性评价体系。
应用领域扩展
将该技术应用于其他领域，如语音、视频加密等。
在其他领域的应用前景
语音信号处理
将混沌和压缩感知技术应用于语音信号处理，实现语音信号的加密和压缩。
基于混沌和压缩感知的图像加密技术结合了混沌理论的复杂性和压缩感知的稀疏性，有效地提高了图像加密的效果。通过对加密后的图像进行训练，深度学习模型仍能保持良好的分类性能。
VS
应用前景
该技术可广泛应用于军事、金融、医疗等领域，为保护敏感图像信息提供强有力的支持。例如，在金融领域，该技术可以用于保护客户的个人征信信息；在医疗领域，可以用于保护患者的医学影像信息。
05
实验与分析
实验数据与环境
数据集
选用经典的MNIST手写数字数据集和CIFAR-10图像数据集，包含大量的训练样本和测试样本。
实验环境
使用Python编程语言，基于深度学习框架TensorFlow和PyTorch实现算法，运行在NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti显卡上。

基于混沌系统的图像加密算法研究[开题报告]

开题报告通信工程基于混沌系统的图像加密算法研究一、课题研究意义及现状意义:随着计算机技术和网络通信技术不断发展和迅速普及，通信保密问题日益突出。

信息安全问题已经成为阻碍经济持续稳定发展和威胁国家安全的一个重要问题，而密码学是用来保证信息安全的一种必要的手段，现代密码学便应运而生，如经典的私钥密码算法DES、IDEA、AES和公钥密码算法RSA、EIGamal等，新颖的量子密码、椭圆曲线密码算法等，在信息安全的保密方面都发挥了重要作用。

图像信息生动形象，它已经成为人类表达信息的重要手段之一，网络上的图像数据有很多是要求发送方和接收方要进行保密通信的，信息安全与保密显得越来越重要。

目前，国际上正在探讨使用一些非传统的方法进行信息加密与隐藏，其中混沌理论就是被采纳和得到广泛应用的方法之一。

混沌加密是近年来兴起的一个研究课题，基于混沌理论的保密通信、信息加密和信息隐藏技术的研究已成为国际非线性科学和信息科学两个领域交叉融合的热门前沿课题之一，也是国际上高科技研究的一个新领域，基于混沌理论的密码学近来成为很热门的科学。

对于数字图像来说，具有其特别的一面就是数字图像具有数据量大、数据相关度高等特点，用传统的加密方式对图像加密时存在效率低的缺点；而新型的混沌加密方式为图像加密提供了一种新的有效途径。

基于这种原因，本论文主要探讨基于混沌理论的数字图像加密算法。

混沌现象是在非线性动力系统中出现的确定性、类似随机的过程，这种过程既非周期又非收敛，并且对初值具有极其敏感的依赖性，混沌系统所具有的这些基本特性恰好能够满足保密通信及密码学的基本要求。

图像加密过程就是通过加密系统把原始的图像信息(明文)，按照加密算法变换成与明文完全不同的数字信息(密文)的过程。

国内外现状:1963年，洛伦兹发表论文“决定论非周期流”，讨论了天气预报的困难和大气湍流现象，给出了著名的洛伦兹方程，这是在耗散系统中，一个确定的方程却能导出混沌解的第一个实例，从而揭歼了对混沌现象深入研究的序幕。

基于混沌序列的图像加密技术

基于混沌序列的图像加密技术在加密系统中，伪噪声序列（即PN序列）得到了广泛的应用，最常用的PN序列是最大长度线性码序列，又称为m序列，是由线性反馈移位器产生的，其特点是具有周期性和伪随机性。

不过m序列也存在一些缺点，如相关数呈现周期性，其相关函数特别在部分相关时，有较大的尖峰。

具有良好的相关特性的m 序列的数量较少。

混沌序列客服了上述缺点，它的优势在于：形式简单，对初始条件敏感性，具有白噪声的统计性等特性，可以应用于包括数字通信和多媒体数据安全等众多应用领域的噪声调制，因而能很好地应用于数字图像加密。

利用Logistic序列，把混沌序列加密和图像置换结合起来，提出一种新的基于混沌序列的图像加密技术。

一、一个一维离散时间非线性动力系统的定义和特点定义：xk+1=f(xk)设V是紧度量空间，连续映射f:V→V，如果满足以下条件：1、对初值的敏感依赖；2、拓扑传递性；3、f的周期点在V中稠密，则称f是在V上的混沌映射。

Logistic映射是一类非常简单却被广泛研究的动力系统,它的定义如下：=∫01∫01ρ(x,y)(x - x )( τl(y))–y )dxdy=0Logistic序列的以上特性表明其特点如下：1、形式简单：只要混沌映射的参数和初始条件就可以方便地产生，复制混沌序列。

2、对初始条件非常敏感，不同的初始值，即使相当接近，迭代出来的轨迹都不相同；3、同时，混沌动力系统具有确具有白噪声的统计特性，可以用于需要白噪声调制的众多场合。

二：混沌序列的产生(1) 实数值序列，即{xk:k=0,1,2,"}。

这是混沌映射的轨迹所形成的序列。

(2) 二值序列。

可以通过定义一个函数Γ(x)，它由上述的实数值混沌序列得到，具体计算如下⎧0−1≤x<0Γ(x)=⎨⎩10≤x≤11则Tn−为,δ1Tn−(qs(x−Ns)+(yMOD,δ产生混沌序列的常用方法有以下几种[3,4]：qs),(yDIVqs)+Ns)=(x,y) (7)(3) 位序列。

基于混沌数列变换的图像加密算法.

基于混沌数列变换的图像加密算法针对现有的数字图像加密算法存在算法复杂、运算成本大以及安全性不高等问题，提出了一种基于混沌数列变换的数字图像加密算法。

该算法通过对Logistic和Hybrid两种不同的混沌序列进行变换，从像素灰度值以及像素位置两方面对图像进行加密。

一、序列及变换1、两种混沌序列混沌序列作为一种伪随机序列由于具有遍历性高、对初值敏感等特性被广泛应用于数字信息的加密中，本文通过对两种混沌序列的不同变换达到图像像素点位置变换和灰度值变换两方面的目的从而实现对数字图像的加密操作。

这两种混沌序列分别是Logistic混沌序列和Hybrid混沌序列。

首先，Logistic序列是混沌系统中很有代表性的混沌映射，它被广泛应用于混沌应用中，其定义如式(1所示，其中初值和参数的设置为O<μ0≤4，0 ， k ∈ N ，由此数列所得的混沌序列 xk 在[0 ， 1] 之间无规律地震荡变化：第二，Hybrid序列是一种新构造的序列，该序列利用构造的Hybrid混沌映射，通过周期性改变混沌迭代初值来产生混沌伪随机序列。

该映射定义如式(2所示：此映射不但继承了Logistic映射产生方式简单易行和混沌效果理想等特点而且还能增加了混沌系统的安全性。

该映射的参数取值为0 ， O ， 0 ， O ， k ∈ N 时产生序列的混沌效果最好，与 Logistic 序列不同的是，此数列的产生值在 [-1 ，1] 间以 x 轴为对称轴震荡变换。

两种混沌系统的相同点是，在初值相差甚微的情况下，当 k 大于一定值时，所得 zt 均会出现很大的差别，这个特点充分体现了混沌系统对初值敏感的特性，使安全性得到了提高。

2、序列变换由于数字图像可以看作是由每一个像素点所组成的一个二维矩阵，能够实现对二维矩阵的变换即可达到对图像的加密目的，因此，本文旨在将上文所得的混沌数列进行矩阵变换来实现对于数字图像每一个像素点的灰度值置换加密和整体图像像素的位置混乱。

基于混沌理论的图像加密算法

基于混沌理论的图像加密算法图像在现代社会中具有非常重要的地位，比如在信息传递、图像处理、医学诊断等方面都有广泛的应用。

然而，在图像传输和存储过程中，隐私泄露和数据被盗取的问题也是不可避免的。

因此，如何保护图像的隐私性和可靠性是一个广泛关注的问题，同时图像加密技术也得到了快速发展。

目前，一些加密算法已经被提出来保证图像安全，但是由于信息量和复杂度的增加，传统算法已经无法保证加密的安全性。

因此，研究新的加密算法就显得尤为重要。

混沌理论作为一种新型的加密算法应用已经得到了广泛的研究。

有人发现，利用混沌理论可以建立一种具有强随机性的加密算法，即混沌加密算法，其具有非线性、复杂度高、随即性强、不可逆变等优点。

同时，超越了传统加密算法的较低安全性限制。

因此，利用混沌理论开发图像加密技术是当前研究的热点，成为了新兴的加密领域。

混沌理论的概述混沌，通常指的是非线性系统中表现出的随时间演化的无序复杂现象。

这种系统的行为特征涉及到以下三个要素：敏感依赖条件、可遍历性条件（即遍历性）和稳定性条件。

混沌现象表现为初始条件略有差异会导致系统进入不同的运动状态，这种变化具有指数级的敏感性。

这种定义意味着直接用微分方程的极小差异会产生完全不同的解。

由于该方法可以保证系统敏感性，因此被广泛应用于图像加密中。

混沌加密算法的基本原理是利用混沌系统产生的随机序列，对待加密图像进行像素级的随机置换、代替、扰动等操作，把原始无序的图像信息变换为密文形式，以达到保护图像信息隐私的目的。

其加密过程通常包含密钥生成、初始向量的选取、像素置换和块代替四个部分。

密钥生成密钥在算法中起到很重要的作用，需要保证足够复杂和安全，能够保证加密算法不易被攻破。

因此，密钥的生成过程是加密算法的关键，其中混沌系统可以用来生成有效的随机数序列，从而保证密钥的安全性。

初始向量的选取初始向量在加密算法中也是非常重要的，主要是为了保证加密的随机性。

在不同情况下，初始向量和密钥的选取方式也会有所不同，一般来说，初始向量可以采用随机方式生成，保证加密的随机化。

基于混沌算法的图像加密与解密研究

基于混沌算法的图像加密与解密研究近年来，随着信息技术的飞速发展和互联网应用的普及，隐私数据的保护变得尤为重要。

图像加密作为保护图像隐私的一种常用手段，受到了广泛关注。

混沌算法作为一种具有高度随机性和无周期性的灵活算法，被广泛应用于图像加密与解密领域。

本文将重点研究基于混沌算法的图像加密与解密技术，并探讨其在实际应用中的潜在优势和挑战。

首先，我们将介绍混沌算法的基本原理和特点。

混沌算法是一种在非线性动力学系统中出现的随机现象，其离散时间动态方程描述如下：x_(n+1) = f(x_n) 公式(1)其中 x 为状态变量，f 为一个非线性映射函数。

混沌算法的主要特点是初始条件和参数对最终结果产生巨大影响，对于微小的改变输入条件，会产生截然不同的输出结果。

基于混沌算法的图像加密和解密技术借鉴了上述的特点，通过将图像的像素值与混沌序列进行异或运算或置换操作，来达到加密的目的。

其中，像素值与混沌序列进行异或运算的操作是常见的加密模式。

这种加密方式可以使得加密后的图像在零交叉点上分布均匀，增强了加密的随机性。

同时，加密和解密使用相同的混沌序列作为密钥，可以简化加密和解密的过程。

接下来，我们将详细讨论基于混沌算法的图像加密和解密方法。

首先是基于混沌序列的图像置乱算法。

在这种方法中，混沌序列生成器作为密钥发挥关键作用。

首先，对图像进行象素重排，然后将混沌序列与图像进行异或运算。

在解密过程中，同样需要首先对图像进行像素重排，然后通过混沌序列与密文进行异或运算得到原始图像。

其次是基于混沌序列的图像加密算法。

在这种算法中，混沌序列的值与图像的像素值进行异或运算，然后通过再次应用混沌序列对加密后的图像进行置乱操作。

解密过程通过相同的混沌序列对密文进行逆操作来还原原始图像。

此外，对混沌算法进行改进和优化也是图像加密与解密研究的一个重要方向。

传统的混沌序列生成器存在周期性和低随机性的问题，可能导致加密算法的安全性下降。

因此，研究人员通过改进混沌映射函数、增加参数等方式来提高混沌序列的随机性和无周期性特点，从而提升图像加密的安全性。

基于混沌数列变换的图像加密算法

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ）
０引言
２０１３年５月第３４卷第５期
计算机工程与设计
ＣＯｌＶＩＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮ
Ｍａｙ．２０１３
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．５
基于混沌数列变换的图像加密算法
任洪娥，戴琳琳，张健
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｌｉｋｅｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｖｅｒｙｃｏｍｐｌｅｘ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｌａｒｇｅａｎｄｓａｆｅｔｙｉｓｎｏｔａｄｖａｎｃｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ，ａｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｏｔｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅｔｒａｎｓ — ｆｏｒｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｅｎｃｒｙｐｔｔｈｅｉｍａｇｅｆｒｏｍｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｔｈａｔｔｈｅｐｉｘｅｌｇｒａｙｓｃａｌｅｖａｌｕｅａｎｄｐｉｘｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｏｔｉｃｓｅｑｕｅｎｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｏｆｔｈｅＬｏｇｉｓｔｉｃａｎｄＨｙｂｒｉｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｇｏｏｄｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｃａｎｗｉｔｈｓｔａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄａｔｔａｃｋｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｔｈｅｋｅｙｉｓｌａｒｇｅｗｉｔｈｈｉｇｈｓａｆｅｔｙ，ｉｎｌｉｎｅｗｉｔｈｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍｏｄｅｒｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔＯｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈａｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍ；Ｌｏｇｉｓｔｉｃｍａｐ；Ｈｙｂｒｉｄｍａｐ；ｓｅｑｕｅｎｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ

基于混沌系统的图像加密算法研究

基于混沌系统的图像加密算法研究基于混沌系统的图像加密算法研究1.引言随着信息技术的快速发展，图像的加密与安全保护成为了一个重要的研究领域。

传统的加密算法在应对大数据和高效加密的需求时面临一定的挑战。

而混沌系统作为一种复杂且具有随机性的动力学系统，特别适合应用于图像加密领域。

本文旨在探讨基于混沌系统的图像加密算法，并研究其加密效果和性能。

2.混沌系统及其特点混沌系统是一类非线性动力学系统，具有高度敏感性和无周期性的行为，其数学特性决定了其在加密领域具有很高的应用潜力。

混沌系统有许多种类，如Logistic映射、Henon映射和Lorenz系统等，本文以Logistic映射为例进行讨论。

Logistic映射的数学表达式为：x(n+1) = λx(n)(1-x(n))其中，x(n)为第n次迭代后的值，λ为控制参数。

Logistic映射在不同的参数范围内可以表现出丰富的动力学行为，包括周期轨道、混沌轨道以及在吸引子的分岔等特征。

这使得其成为一种理想的加密工具。

3.基于混沌系统的图像加密算法设计与实现图像加密算法主要包括两个过程：加密过程和解密过程。

在加密过程中，首先需要对原始图像进行像素混淆，然后再对混淆后的图像进行像素扰动。

其具体步骤如下：（1）选择合适的控制参数。

不同的参数选择会导致不同的混沌效果，为了提高加密强度，选择适当的参数十分重要。

（2）初始化混沌系统。

选择一个合适的初始值，用于启动混沌系统，并进行一定次数的迭代，以消除系统的初始状态对后续加密过程的影响。

（3）像素混淆。

将原始图像的像素值与混沌序列进行异或运算，改变像素值的分布情况，使得原始图像的结构难以被察觉。

（4）像素扰动。

将混淆后的图像的像素值与混沌序列再次进行异或运算，进一步改变图像中像素值的位置，增加加密强度。

（5）产生密钥。

将加密过程中使用的混沌序列作为密钥保存，以便后续的解密过程使用。

解密过程与加密过程相似，仅需要将混淆与扰动的过程反向进行即可。

基于混沌系统和DNA动态编码的图像加密算法

基于混沌系统和DNA动态编码的图像加密算法基于混沌系统和DNA动态编码的图像加密算法1.引言随着互联网的快速发展和广泛应用，图像的安全性和保密性变得越来越重要。

传统的图像加密算法往往采用对称密码算法和差分传输技术等方式进行信息保护，但这些算法存在被攻击和破解的风险。

为了增强图像加密的安全性和抗攻击能力，研究者们提出了许多新颖的加密算法。

本文将介绍一种基于混沌系统和DNA动态编码的图像加密算法，该算法能够有效地保护图像的信息，提高图像加密的安全性。

2.混沌系统的原理混沌系统是一种非线性、无周期、灵敏性依赖初值条件的系统，具有随机性和不可预测性。

混沌系统是基于非线性微分方程构建的，如Logistic映射。

通过合适的参数设置和初始条件，混沌系统可以生成具有高度复杂性和随机性的序列。

在图像加密中，利用混沌系统产生的伪随机数序列可以作为密钥，对图像进行加密。

3.DNA动态编码的原理DNA动态编码是一种新颖的密码学技术，它结合了DNA序列的存储能力和传输信息的特点，通过DNA序列的组合和分离来实现信息的加密和解密。

DNA动态编码通过构建DNA序列与二进制序列之间的映射关系，将图像的二进制序列转化为DNA序列进行存储和传输，从而增强信息的保密性和隐蔽性。

4.基于混沌系统和DNA动态编码的图像加密算法基于混沌系统和DNA动态编码的图像加密算法主要包括以下步骤：4.1 图像的分割与转换将待加密的图像分割成若干个像素块，并将每个像素块的RGB值转化为对应的二进制序列。

4.2 混沌系统生成密钥通过选择合适的混沌系统和参数设置，利用混沌系统生成一组伪随机数序列作为密钥。

4.3 DNA动态编码将图像的二进制序列与DNA序列进行映射，使用DNA序列对二进制序列进行编码和解码。

4.4 图像加密的混沌扰动利用混沌系统生成的密钥对图像的像素块进行扰动操作，增加图像的复杂性和随机性。

4.5 图像加密的DNA编码将扰动后的图像像素块的二进制序列转化为对应的DNA序列，并使用DNA动态编码的方法进行存储和传输。

基于混沌序列的图像加密解密算法_陈永红

第 30卷第 21期 Vol.30 № 21
计算机工程 Computer Engineering
文章编号： 1000— 3428(2004)21 — 0104— 03 文献标识码： A
2004年 11月 November 2004
中图分类号： TP309.7
・安全技术・
基于混沌序列的图像加密解密算法
这一步是加密过程的第三步的逆过程，利用第二步生成的混沌序列将图像的每行像素左移(循环移动)变换到该行的另一位置，像素的灰度值不变。 Step 5 得到解密图像的各个像素的新的灰度值 g ′′( i , j ) = g(i, j ) ,生成解密加密图像 I D = (i, j , g ′′(i, j )) = I R ,还原图像。 Step6 终止算法。 2.3 加密解密结构图
{ xk ; k = 0,1, 2, 3,L }
该序列具有混沌特性，对初值条件 x 0 极为敏感。本文把参数 a 与 n 也作为初始条件，即把有序数组( x0 , a , n )一起作为密钥，则攻击混沌系统式(2)成功的概率比只把 x 0 作为密钥时攻击成功的概率更小。下面的例子是混沌映射式(2)生成混沌序列的具体过程例如：要产生[1,371] 之间的一个整数混沌序列, 取参数 m =371, a =205，表1为混沌序列产生过程，表的第一行为迭代次数 n ,第一列为 x k ，表中为对应某一 x k , n 的 xk +1 。
for j = 0 to N − 1
3 算法分析
3.1破解混沌映射(2)变得复杂初始值 x 0 的选取有 m 个不同的值。如图像为 256色，则 m =256。参数 a 的选取也有 m 个不同的值。那么破解本系统式(2) 复杂度是单初始值、单参数混沌系统的 m2 倍。如果把混沌映射式(2) 迭代次系统式(2) 复杂度，数 n 也作为密钥，则破解系统的复杂度变得更高，这里可以适当选取迭代次数 n 的值。本文把数组( x 0 , a , n )一起作为密钥，就是为了加大破解本。 3.2 破解加密图像对于图像的每个像素，由混沌系统式(2) 于生成的混沌序列随机特性，通过变换可能在图像的任何位置，加密结果

基于混沌序列的图像加密技术

科苑论谈摘基于混沌序列的图像加密技术李萌穆秀春（黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨１５００２７）要：混沌加密技术广泛应用于网络通信、图像加密等信息安全领域。

首先介绍几种混沌映射的加密算法。

研究基于Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的图像加密算法，并从算法的安全性等方面进行性能分析。

最后采用Ｍａｔｌａｂ仿真软件完成混沌加密算法的设计，用该算法对实例进行加密仿真。

关键词：图像加密；混沌序列；混沌映射引言：多媒体通信技术是二十一世纪科学技学模型，对其产生的混沌序列进行变换就很容易２８，ｂ＝８／３。

在保持σｂ，不变，ｒ＞２４．７４时Ｌｏｒｅｎｚ［０］系统术发展的热点。

随着信息技术和计算机网络的快速发展，数字化的多媒体可以通过网络方便地复制、存储和通信。

在很多情况下通信双方都不希望网络上所传输的图像数据被未授权者所浏览或处理，要求发送方和接收方要进行保密通信。

这就涉及到图像加密技术。

通过图像加密操作后，原来的数字图像变为类似于信道随机噪声的信息，这些信息对不知道密钥的网络窃听者是不可识别的，进而可以有效地保护传输中的图像数据。

随着人们对知识产权的重视，图像加密技术有着广阔的应用前景。

由于图像的加密有其自身的要求，传统的文字加密方法不适合图像加密。

针对数字图像加密的问题，已有很多文献提出了加密的方法。

混沌系统是一种高度复杂的非线性动力系统，具有对初始值的高度敏感性，系统输出的不可预测性及区间的遍历性。

这些特征非常适合于信息的安全保密。

１混沌系统混沌系统由于对初始条件的极度敏感性及运动轨迹的非周期性，使得它非常适合加密。

最早将离散混沌动力学系统应用于加密算法的是Ｍａｔｔｈｅｗｓ。

１９９０年，他给出了一种一维的混沌映射，该映射根据初始条件产生的具有混沌特性的伪随机序列可以直接应用于一次一密的加密算法中，但是该混沌映射在使用计算机实现时会退化成周期序列，而且该序列的周期一般较小。

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数在经过量化后，取值区间是各不相同的，而且不能表示成
映射的作用下所产生的序列｛，＝，，， ∈ ０）ｘｋ０，… ｘ（１是非ｋ１２ｋ，｝周
期的、不收敛的。混沌加密就是基于这种伪随机序列进行加密的算法。混沌序列发生器，如图１所示，以初始值作为
［ｙｗｒｓｈｏ；ｍａｅｎｒｐｉｎｍｏｕａｄｉｏＫｅｏｄｉｃａｓｉｇｃｙｔ；ｄｌａｄｔｎｅｏｒｉ
１概述
当前，数字图像等媒体信息在丰富人们生活的同时，也
带来了安全性问题，如何对这些信息进行加密日益受到人们的关注。现有的图像加密算法中，有基于空域的，也有基于
中田分类号：Ｐ０．Ｔ３１６
基于混沌序列的压缩图像加密算法
彭成，柳林
（沙理工大学计算机与通信工程学院，长沙４０７）长１０６摘要：在图像压缩过程中，子块中的ＤＴ系数经过量化后，取值区间是各不相同的，不能采用通常的诸如异或运算等方式实现加密。Ｃ
ｑａｔｚｄｃｅｆｃｅｔ．Ｂｙｕｉｇｔｅｃｐｅ－ｅｄａｋｍｏｅｈｌｏｉｍａｅｉｔｔｅｋｗｎｐａｎｅｔａｔｃｓａｄｃｓｎｐａｎｅｔａｔｃｓｕｎｉｅｏｆｉｉｎｓｓｎｈｉｈｒｆｅｂｃｄ，ｔｅａｇｒｔｈｃｎｒｓｓｈｎｏ — ｌｉｔｘｔａｋｎｈｏｅ — ｌｉｔｘｔｋ．ａＥｘｅｉｎａｅｕｔｓｏｌｏｔｍｓｅｅｔｖ．ｐｒｍｅｔｌｓｌｈｗｓｈｅａｇｒｈｒｔｉｉｆｃｉｅ
第３４卷第２０期
，正３ｏ
・
计
算
机
工
程
２０年１月０８Ｏ
ＯｃｏｒＣｏｐｕｔｒＥｎｇｎｅｒｎｇｍｅｉｅｉ
安全技术・
文章编号：１ｏ＿４８ｏ８ｏ＿ｌ７０文献标识码：Ａｏ０＿２（０）＿ｏ７＿３＿３２２＿
射，其模型为
＝ｔ（）Ｉｋ１ｘ－
现混沌态。
（１）
当 ∈３６４７４，Ｘ∈ ０）Ｌｇｔ映射呈ｌ５９９５６ …，ｌｋ（１时，ｏｉｉ．，ｓｃ
利用混沌系统对初始条件的极其敏感性，可以提供为数
频域的。前者简单、直观，但位图图像经过加密后，相临像
ｅｃｕｉｅｏａｏｅｕｅｏｅｃｙｔｔｅＳｏｔｅａｔｃｅｐｏｏｅｈｏｉ— ｅｕｎｅ — ａｅｄｍｏｌｒａｄｔｏ —ｉｅｔｏｏｅｃｙｔｔｅｘｌｓｖｒｃｎｎｔｂｓｄｔｎｒｐｈｍ．ｈｒｉｌｒｐｓｓａｃａｔｃｓｑｅｃｓｂｓｄａｄｕａ－ｄｉｉｎｌｋｄｍｅｈｄｔｎｒｐｎｈ
素问的空间相关性会遭到破坏，难以进行压缩处理。与此相
众多、非相关、伪随机而又确定可再生的混沌序列，这种序列具有天然的动态性、伪随机性和类自噪声等特性，是理想
的密码序列。而且，相对于广泛使用的ＬＳＦＲ和ＦＳＣＲ等密码序列都需要考虑的周期问题，由初始条件在Ｌｇｓｃｏｉｉｔ
文章提出一种基于混沌序列的、类似模加运算的方法来对量化系数进行加密。并通过运用密码反馈机制，使算法能够抵御己知明文攻击和
选择明文攻击。实验结果表明该算法是有效的。
关健诃：混沌；图像加密；模加
ＥｎｒｐｉｎＡｌｏｉｈｏｍｐｅｓｄＩａｅｓｄｏｃｙｔｇｒｔｍｆｒＣｏｏｒｓｅｍｇｓＢａｅｎ
ＣｈｏｉｅｕｎｅａｔｃＳｑｅｃｓ
ＰＥＮＧｅｇＬＩＬｉＣｈｎ，Ｕｎ（ｃｏｌｆｏｕｅｄＣｍｍｕｉａｉｎＥｇｎｅｎ，ｈｎｓａＵｎｖｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｏｙＣａｇｈ１０６ＳｈｏｍｐｔａｏｏＣｒｎｎｃｔｎｉｅｒｇＣａｇｈｉｅｓｙｏｉｎｅｄＴｃｎｌｇ，ｈｎｓａ０７）ｏｉｔＳａ４
［ｓｒｃ｜ＴｅｄｍａｎｆｈｕｎｉｅｏｆｃｅｔａｅｖｒｂｅｎｓｂｂｏｋｕｉｇｔｅｉｇｏｒｓｉｇｐｏｅｓＴｅｓａｔｏｓｕｈａＡｂｔａｔｈｏｉｓｅａｔｄｃｅｆｉｓｒａｉｌｉｕｌｃｓｒｏｔｑｚｉｎａｄｎｈｍａｅｍｐｅｓｎｒｃｓ．ｈｕｌｈｄｃｓｃｕｍｅｓ
反，基于频域的加密算法可以将加密与压缩过程一步完成，
并且，在频域上每一点的变化对整个图像子块都会产生一定
的影响，因而算法加密效率较高。目前，相关的文献对基于
空域的位图加密讨论得比较多，在压缩图像大量应用的今天，有必要探讨在频域中对压缩图像的加密方法。 ’ 压缩图像的加密往往比较复杂，需要有针对性地进行研究。例如，在ＪＥ图像压缩过程中，子块的６ＰＧ４个ＤＴ系Ｃ