基于NCA的数字图像分块加密算法
数字图像加密算法
大部分网络安全保护措施是通过传统的 加密技术实现的，它将图像、声音、文 字等多媒体数据文件通过加密处理形成 加密文件，一般人无法识别，只有知道 密码的一方才能看到或听到加密的有意 义的信息。
数字图像加密算法
数字图像加密源于早起的经典加密理论，其目 的是将一幅给定的图像按一定得变换规则在空 间域或频域将其变换为一幅杂乱无章的图像， 从而影响其图像本身的真实信息。 缺点：数字图像由于其数据量大和相关性的特 点，使用传统的加密算法对数字图像进行加密 很难满足在应用中的实时性要求。
所用的载体可以是文字、图像、声音及 视频等，为增加破解难度，也可以把加 密与隐藏技术结合起来，即先对信息加 密得到秘闻，再把秘闻隐藏在载体中。 它较之单纯的密码加密方法更多了一层 保护，将需要保护的信息由”看不懂” 变成”看不见”。
信息隐藏可分为隐秘技术和水印技术。 隐秘技术主要用于保密通信，它所要保 护的是隐藏信息；水印技术主要用于版 权保护以达到鉴别真伪的目的，它最终 所要保护的是载体，例如可将数字、序 列号、文字、图像标志等版权信息嵌入 到多媒体数据中，以起到版权保护的作 用，以及证件、票据的防伪等。
典型Arondl变换算法
Aronld变换可以看做是裁剪和拼接的过 程。 通过这一过程将离散化的数字图像矩阵S 中的点重新排列。由于离散数字图像是 有限点集，这种反复变换的结果，在开 始阶段S中像素点的位置变化会出现相当 程度混乱 。
由于动力系统固有的特性，在迭代进行 到一定步数时会恢复到原来的位置，即 变换具有庞加莱回复性 。 动力系统的演化规则是一组函数的固定 规则，它描述未来状态如何依赖于当前 状态的。这种规则是确定性的，即对于 给定的时间间隔内，从从现在的状态只 能演化出一个未来的状态。
基于DCT变换的数字图像加密技术研究
基于DCT变换的数字图像加密技术研究数字图像加密技术已经成为了当今信息安全保护的必要手段之一，具体来说通过加密对原始数据进行转换和混淆，让第三方无法直接获取到原始数据，从而确保安全性。
而基于DCT变换的数字图像加密技术，是其中一种高效可靠的加密方案。
首先，我们需要了解DCT变换的基本概念。
DCT是离散余弦变换（Discrete Cosine Transform）的缩写。
它是一种基于余弦函数的变换方法，主要用于信号和图像压缩、提取特征等方面。
在数字图像加密方面，可以使用DCT变换来对原始图像进行变换，从而达到加密的目的。
在DCT变换的基础上，数字图像加密技术主要包括以下几个步骤：第一步，对原始图像进行分块处理。
由于数字图像是由像素点组成的，因此我们需要将原始图像分块处理，以便对每个块进行加密。
第二步，对每个块进行DCT变换。
将每个块进行DCT变换，得到其频域信息。
第三步，对DCT系数进行加密。
根据加密算法对DCT系数进行加密，可以采用对称加密算法，非对称加密算法或者混合加密算法等，以提高加密安全性。
第四步，对加密后的DCT系数进行反变换。
对加密后的DCT 系数进行逆DCT变换，可以得到加密后的图像块。
第五步，对加密后的图像块进行重组。
将加密后的图像块进行组合，可以得到完整的加密图像。
在数字图像加密技术中，对DCT系数进行加密是最关键的一步。
一般采用对称加密算法，通过密钥将DCT系数进行加密。
对称加密算法加密速度快、加密强度高，但密钥管理较为困难，需注意保密性。
而非对称加密算法则涉及到公钥和私钥的管理，虽然密钥管理较为容易，但加密效率低。
因此，在实际应用中可以采用对称与非对称加密算法的混合方案，以最大程度上保证加密效率和安全性。
总之，基于DCT变换的数字图像加密技术是目前应用较为广泛和有效的加密方案。
虽然其在一定程度上能够保护图像的安全性，但仍需注意在实际应用中密钥的管理和保密以及加密算法的选择等问题。
基于智能算法的数字图像加密与解密技术研究
基于智能算法的数字图像加密与解密技术研究数字图像加密与解密技术是信息安全领域中的重要研究方向之一。
在现如今数字化时代，保护图像数据的安全性变得尤为重要。
基于智能算法的数字图像加密与解密技术是一种提高图像数据保密性和安全性的有效方法。
本文将从智能算法的应用角度出发，对数字图像加密与解密技术进行研究，并分析其在信息安全中的实际应用和研究进展。
首先，我们来了解智能算法在数字图像加密中的应用。
智能算法是一类基于机器学习和人工智能原理的算法，具有学习能力和自适应性。
在数字图像加密中，智能算法可以用于生成强密码、选择加密算法以及提高加密强度等方面。
生成强密码是数字图像加密的第一步。
传统的密码生成方法通常基于随机数生成器，但这种方法容易受到攻击。
而使用智能算法生成密码，可以利用算法的学习能力和自适应性，生成更加随机、更加复杂的密码。
例如，可以使用遗传算法或神经网络算法生成密码，通过训练模型，智能算法可以学习用户的密码使用习惯，生成更符合用户要求的密码。
选择加密算法也是数字图像加密中的关键问题。
智能算法可以根据图像数据的特点和加密需求，自动选择合适的加密算法。
例如，对于需要快速加密的实时图像传输场景，可以选择效率较高的对称加密算法；而对于需要更高安全性的静态图像存储场景，可以选择非对称加密算法。
智能算法的自适应性可以根据不同的要求和环境条件，动态调整加密算法以达到最优加密效果。
提高加密强度是数字图像加密中的重要目标。
传统的加密算法通常会被攻击者通过分析密钥或加密算法本身来破解。
智能算法可以通过学习攻击者的攻击技巧和策略，不断优化加密过程，提高加密强度。
例如，可以使用强化学习算法对抗攻击者的破解行为，不断优化加密策略以达到更好的保密效果。
在数字图像解密技术方面，智能算法同样发挥着重要作用。
通过学习和分析加密算法的特点和弱点，智能算法可以自动识别并破解加密图像。
这种智能解密技术可以帮助合法用户找回丢失的密码，提供密码破解的解决方案。
基于数字图像比特面的混沌加密方法
基于数字图像比特面的混沌加密方法
曹建秋;肖华荣;蓝章礼;张洪
【期刊名称】《计算机技术与发展》
【年(卷),期】2010(020)008
【摘要】为提高数字图像的加密效果,经过对已有的数字图像加密算法进行分析,提出了一种基于数字图像比特面的混沌加密算法.对常用的基于混沌的数字图像加密技术进行改进,将数字图像的像素值进行比特面分割,然后利用Logistic混沌映射对数字图像像素值比特面进行置换加密,对数字图像像素值进行置乱,从而达到加密的效果.仿真试验表明:该算法具有可行性、通用性和加密效果比较理想的优点,其加密效果优于利用Logistic混沌序列对数字图像像素点置乱的加密技术.
【总页数】4页(P133-136)
【作者】曹建秋;肖华荣;蓝章礼;张洪
【作者单位】重庆交通大学,信息科学与工程学院,重庆,400074;重庆交通大学,信息科学与工程学院,重庆,400074;重庆交通大学,信息科学与工程学院,重庆,400074;重庆交通大学,信息科学与工程学院,重庆,400074
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于Tent混沌序列的数字图像加密方法 [J], 翟依依;王光义
2.基于混沌动力系统的数字图像加密方法 [J], 王朋飞;冯桂
3.基于GRNN和混沌系统的数字图像加密方法研究 [J], 张坤;郁湧;李彤
4.一种基于压缩感知与混沌系统的比特级图像加密方法 [J], 王厚林;李智
5.一种基于压缩感知与混沌系统的比特级图像加密方法 [J], 王厚林;李智
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一种基于块置乱和反馈密钥的图像加密算法
（． Ｉ 南京邮 电 大学 计 算机 学 院 ， 苏 南京 ２００ 江 １０３；
２ 南京邮电大学 自 ． 动化学院， 江苏 南京 ２００ ） １０ ３
摘 要 ： 分析传 统迭 代型 图像置 乱方法 以及 静态灰 度值 加 密方 法 不 足 的基础 上 ， 出 了一 种基 于 图像 块位 置 置乱 和 动 在 提
ｃｙ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｅ ｅ ｄ ａ ｋ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ． ａ ｌｂ ｓｍｕ ａ ｏ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ａ ｅ ａｇ ｒｔ ｓ ｒ ｂ ｉ ｇ ａ ｇ ｒｔ ｍ ａ ｂ ｉｕ ｄ ａ ｔ ｇ ｒ ｐ ｉ ｎ ｂａ ｅ ｎ ｋ ｙ ｆ ｅ ｂ ｃ ｃ ａ ｉｍ Ｍ ｔ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ｔ ｏ ｉ ａ ｉ ｈ ｔ ｌ ｈ ｈｍ ｃ ａ ｌ ｌ ｏ ｉ ｍ ｎ ｈ ｈ ｓｏ ｖ ｏ ｓ ａ ｖ ａ ｅ ｎ
态密钥 反馈 机制 的数 字图像 加密算 法 。算 法 的关键 思想 是基 于分块 原理 的均匀 置乱 ， 以及根 据 各像 素 点 的不 同属 性动 态
选择 不 同的混沌 序列 对图像 进行 基于 密钥反 馈机 制的灰 度值 加密 。仿真 结果表 明 ， 均匀 置 乱算 法 在相 邻像 素 相关 性方 面 优 势明显 ， 密文 分布均 匀 ； 馈机 制和 动态选 择混沌 系统 使 得灰 度 值加 密 算 法具 有 理想 的密 钥空 间 ， 秀 的抗 明文 、 文 反 优 密 攻 击能力 ； 整个 加密算 法 时间复 杂度合 理 ， 全性 高 。 安 关键词 ： 图像块 置乱 ；ｏｉｉ Ｌｇ ｔ ｓｃ映射 ； 准混沌 映射 ； 标 密钥 反馈
ＬＩ Ｂｉ ｇ ＪＡＮＧ ｏ—ｐ ｎ Ｎ ｎ 。Ｉ Ｇｕ ｉｇ
（ ． ｏｌｇ ｆ ｏ ｕ ｒＮ ｎｉｇＵ ｉｅｓｙ ｏ ｏｔ ａｄＴ ｌ ｏ １ Ｃ ｌ ｅｏ ｍｐ ｔ 。 ａｊ ｎｖｒｉ ｆ ｓ ｎ ｅ ｃｍｍｕ ｃｔ ｎ ， ａｊ ｇ２０ ０ Ｉ ｈｎ ； ｅ Ｃ ｅ ｎ ｔ Ｐ ｓ ｅ ｉ ｉ ｎ ａ ｏ ｓＮ ｉ １０ ３ Ｃ ｉａ ｎ ｎ ２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｕｏ ｔ ｎ Ｎ ｎｉｇＵｎ ｅｓｙｏ ｏｔ ａｄＴ ｌ ｏ ｍｕ ｃｔ ｎ 。 ａｊ ｇ２０ ０ ，ｈｎ ） ． ｏｌ ｅｏ ｔｍａ ｏ 。 ａｊ ｉ ｒｉ ｆ ｓ ｅｅ ｍ ｎ ａｏ ｓＮ ｎｉ １０ ３ Ｃ ａ ｅ Ａ ｉ ｎ ｖ ｔ Ｐ ｓ ｎ ｃ ｉ ｉ ｎ ｉ
一种基于压缩感知的数字图像加密新算法
一种基于压缩感知的数字图像加密新算法
邹建成;陈婷婷;张波;崔海港
【期刊名称】《北方工业大学学报》
【年(卷),期】2014(026)001
【摘要】提出一种基于压缩感知的数字图像加密算法.该算法利用随机高斯矩阵和稀疏变换对数字图像进行压缩感知,将数据压缩和加密的过程同时进行,并利用Sigmoid函数将加密数据的范围缩小到0～255之间,存储成8位二进制数据,从而进一步减少传输数据量,避免加密数据膨胀.其中,Sigmoid函数的参数与加密图像数据特点密切相关,根据不同加密图像自适应产生.试验结果表明,文中算法在增加密钥敏感度,减少密文数据量,增强高斯噪声抗击性能上具有一定的优势.
【总页数】6页(P1-6)
【作者】邹建成;陈婷婷;张波;崔海港
【作者单位】北方工业大学图像处理与模式识别研究所,100144,北京;北方工业大学图像处理与模式识别研究所,100144,北京;北方工业大学图像处理与模式识别研究所,100144,北京;北方工业大学图像处理与模式识别研究所,100144,北京
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种基于MD5值的数字图像加密新算法 [J], 葛锦环;李际军
2.一种基于混沌序列的数字图像加密新算法 [J], 许艳
3.一种基于混沌映射的数字图像加密新算法 [J], 熊昌镇;邹建成;齐东旭
4.一种基于混沌映射的数字图像加密新算法 [J], 熊昌镇;邹建成;齐东旭
5.一种新的基于魔方变换的数字图像置乱加密算法 [J], 赵立龙;方志良;顾泽苍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
适用于Android手机的像素异或图像分块加密算法
适用于Android手机的像素异或图像分块加密算法
涂正武;金聪
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2015(0)10
【摘要】为了克服Android手机上图像加密速度慢的缺点,提出了一种适用于Android手机的像素异或图像分块加密算法,该算法将密码学中经典的RC4算法应用于本文的加密算法中。
首先,将原始图像分块,将改进的RC4算法运用到相邻的两个子块之间的运算上,从而改变像素值,最后,通过Logistic映射对图像置乱。
实验结果表明,原始图像加密后的图像类似噪声,加密后的直方图变得更平滑,有足够大的密钥空间,对密钥有很高的敏感性,密文图像的随机性好,密文图像相邻像素之间相关性低,加密算法在Android手机上有更快的加密速度。
【总页数】7页(P46-52)
【关键词】像素异或;Android;手机;图像加密;Logistic;映射;图像分块
【作者】涂正武;金聪
【作者单位】华中师范大学计算机学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP309.2
【相关文献】
1.适用于矩形图像的新二维映射图像加密算法 [J], 任洪娥;尚振伟;张健
2.基于相邻像素间位异或的图像置乱算法 [J], 马苗;谭永杰
3.坐标逻辑异或滤波器融合密钥图的多图像一次填充无损加密算法 [J], 高彦卿
4.全息图的异或图像加密算法 [J], 王安玲;刘福平
5.基于变参混沌的异位异或图像加密算法 [J], 吕冬梅;李国东;王丽娟
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数字图像加密算法性能比较与优化
数字图像加密算法性能比较与优化1. 引言数字图像加密是信息安全领域的重要研究方向之一，它的目标是通过加密算法来保护图像的机密性和安全性。
随着计算机技术的发展和普及，数字图像的加密算法也得到了广泛的应用。
本文将对常见的数字图像加密算法进行性能比较，并讨论如何优化这些算法。
2. 常见的数字图像加密算法2.1 对称加密算法对称加密算法是最常见和广泛使用的数字图像加密算法之一。
它使用相同的密钥对图像进行加密和解密。
常见的对称加密算法有DES、AES、RC4等。
这些算法在加密速度上表现良好，但密钥管理和分发上存在一定的难度。
2.2 非对称加密算法非对称加密算法使用不同的密钥对图像进行加密和解密。
典型的非对称加密算法有RSA和椭圆曲线加密算法。
这些算法具有更高的安全性，但在加密速度上相对较慢。
3. 数字图像加密算法性能比较3.1 加密速度加密速度是衡量数字图像加密算法性能的重要指标之一。
对称加密算法的加密速度通常比非对称加密算法更快，因为它们使用相同的密钥进行加密和解密。
AES算法由于其高效的实现和优化，具有较快的加密速度，适用于大规模数字图像加密。
3.2 安全性安全性是评估数字图像加密算法的重要指标之一。
加密算法应该能够提供足够强的安全性，以防止未经授权的访问和攻击。
对称加密算法的安全性主要依赖于密钥的长度和密钥管理的机制。
非对称加密算法的安全性主要取决于数学问题的复杂性。
RSA算法和椭圆曲线加密算法都具有较高的安全性。
3.3 可逆性可逆性是数字图像加密算法的重要性能指标之一。
可逆性意味着加密后的图像可以完全恢复为原始图像，保证了图像数据的完整性。
对称加密算法和部分非对称加密算法具有可逆性，可以实现加密和解密的互逆过程。
但某些非对称加密算法可能是不可逆的，例如哈希函数。
4. 优化数字图像加密算法4.1 并行计算利用并行计算技术可以显著提高数字图像加密算法的效率。
对称加密算法的并行化实现相对容易，可以通过将图像划分为多个块，分别进行加密和解密。
一种基于双混沌映射的数字图像分块加密方案
一种基于双混沌映射的数字图像分块加密方案伊皮提哈尔·塔依尔; 阿布都热合曼·卡的尔【期刊名称】《《现代计算机（专业版）》》【年(卷),期】2019(000)030【总页数】6页(P25-29,44)【关键词】Chebyshev映射; Henon映射; 图像分块; 图像加密; 伪随机序列【作者】伊皮提哈尔·塔依尔; 阿布都热合曼·卡的尔【作者单位】新疆财经大学统计与数据科学学院乌鲁木齐 830012; 新疆财经大学信息与管理学院乌鲁木齐 830012【正文语种】中文0 引言近年来，随着网络技术的飞速发展，网络交互过程中的信息安全问题备受关注，因此出现了大量了信息保密方案，又因为混沌系统具有初值强敏感性、强随机性等奇特的特性，因此基于混沌理论的保密通信方案开始涌现。
例如，薛亚娣等人[1]利用Logistic混沌系统与Henon混沌系统设计了一种基于组合混沌系统的图像加密算法，周一聪等人[2-4]设计了基于新一维混沌系统的图像加密方案，Hua等人[5]设计了一维混沌映射的通用框架，使三种常用的一维映射够两两结合，形成具有更好混沌行为的新映射。
李頔等人[6]根据LM-PRNG直接生成随机数数据分布的特性，设计了一种基于直方图优化法的改进Logistic伪随机数发生器（ILMPRNG），Shen等人[7-9]提出基于超混沌系统的加密算法，Xing等人[10]提出了一种基于AES密钥生成调度和混沌映射的灰度图像加密方案，Liu等人[11]提出了一种基于多种常用混沌映射的图像块加密算法，Reddy等人[12]提出了一种利用混沌映射将患者信息嵌入医学x射线图像的方法，保护了患者信息的机密性，并增加了对医学图像的保护，Liang等人[13]提出了一种基于Chebyshev混沌神经网络的视频水印算法。
本文在上述研究的基础上，提出了一种新的基于双混沌映射的图像分块加密方案，其方法是使用两种混沌映射构造伪随机序列发生器，生成二维随机密钥流，通过图像分块的方式，采用“扩散-混淆”两轮加密方式进行加密，得到最终的密文图像。
基于Cat映射和图像分块的图像加密算法的开题报告
基于Cat映射和图像分块的图像加密算法的开题报
告
一、研究背景及意义
图像加密是信息安全领域中的重要研究方向，近年来随着图像和视
频数据的普及和互联网的发展，图像和视频信息安全问题得到了广泛关注。
图像加密算法是图像信息安全的基础，研究图像加密算法对于保障
图像信息的安全具有重要的意义。
目前常用的图像加密算法主要有基于
混沌的加密算法、基于分组密码的加密算法、扩散加密算法等。
然而，
这些算法在密码学安全性、运算速度、加密效率等方面存在一定的问题，无法满足实际应用的需求。
因此，在保证密码学安全性的同时，提高加
密效率和运算速度的图像加密算法具有一定的研究价值。
二、研究内容及技术路线
本文将基于Cat映射和图像分块的图像加密算法展开研究。
Cat映射是一种具有良好可逆性和强混沌性的非线性映射，可以用于图像加密。
首先，对图像进行分块，每一块进行Cat映射加密，加入随机数生成器的影响，增加加密的随机性和安全性。
然后，利用置换算法对图像块进行
扰乱，进一步增加了加密的难度。
最后，利用图像分块的方式对加密后
的图像进行重构，得到加密后的图像。
此外，为了提高加密算法的性能，本文还将采用GPU并行计算技术实现算法的加速处理。
三、研究成果及意义
本文的研究成果将基于Cat映射和图像分块提出一种新的图像加密
算法，具有密码学安全性和较高的加密效率和运算速度。
实现该算法的GPU并行计算技术，加速了算法的运算处理，提高了算法的加密效率和
性能。
该算法可以应用于图像数据的保护和安全传输，具有较广泛的应
用前景。
基于混沌系统的彩色图像加密算法
基于混沌系统的彩色图像加密算法田嘉琪;谢淑翠;张建中【摘要】为提高图像加密算法的安全性,提出一种将改进的Lorenz混沌系统应用到彩色图像的加密方案,同时考虑RGB三分量之间的相互关联.提取彩色图像的RGB三分量并分块,将混沌系统产生的伪随机序列转换为明文相关的密钥序列和动态置乱序列,明文发生微小改变密钥流序列也会完全不同;对R分量实现块置乱和像素点逐一置乱,对G、B分量分别进行迭代扩散;对已加密的三分量进行前向和后向扩散.仿真和安全性分析结果表明,该算法具有可行性、较高的安全性和密钥敏感性.【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2019(040)007【总页数】7页(P1816-1822)【关键词】混沌系统;图像加密;RGB三分量;置乱扩散;前向后向扩散【作者】田嘉琪;谢淑翠;张建中【作者单位】西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710121;西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710121;陕西师范大学数学与信息科学学院,陕西西安710119【正文语种】中文【中图分类】TP309.70 引言图像数据相对于文本数据，数据量大、数据相关性强和数据冗余信息量大，所以传统的文本加密系统已经无法满足图像、视频加密的实时性和安全性要求。
1998年，J. Fridrich提出了混沌系统迭代状态值直接用于置乱图像像素点的方法，混沌数字图像加密研究进入初期阶段。
近年来，由于混沌系统产生的伪随机序列密钥空间大、对初值敏感及随机性好等特点，把混沌系统应用于图像加密已成为目前研究的热点。
其中，Lorenz系统是最为经典的混沌系统，得到广泛的应用和推广。
但是同时有大量理论研究证明了低维混沌系统产生的伪随机序列存在安全性缺陷，因此提出了一些改进的混沌系统[1-3]。
对图像加密可以对图像像素直接进行置乱扩散，也可以对图像像素的RGB三分量进行加密[4-7]。
为了克服加密算法的密钥流与明文不相关、置乱扩散完全独立的缺陷，本文提出一种基于改进Lorenz混沌系统的彩色图像加密方案，构建了与明文图像相关的密钥序列和动态置乱序列。
基于超混沌与分块操作的快速图像加密算法
第41卷第1期
杨丹，谢淑翠！张建中：基于超混沌与分块操作的快速图像加密算法
・41・
击。如果一种加密算法具有较高的安全级别，但运行很耗
时，
合于实时加密环境。因此，需要设计具有高安
Fast image encryption scheme based on hyper-chaotic and blocking
YANG Dan1, XIE Shu-cui2+ , ZHANG Jian-zhong3
(1. School of Communication and Information Engineering, Xi'an University of Posts and Telecommunications& Xi'an 710119, China； 2. School of Science, Xi'an University of Posts and Telecommunications& Xi'an 710119, China； 3. School of Mathematics and Information Science, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119, China)
摘 要：为满足加密安全和实时通信的需求，提出一种基于超混沌和分块操作的快速图像加密算法。构建与明文相关的动 态原始序列；进行置乱和扩散操作，在置乱过程中引入分块操作，提高加密速度，在扩散过程中引入动态密胡,提高安全 性。对图像灰度分布、相邻像素相关性、密胡空间、密胡敏感性、加密速度、抗差分攻击能力及抗噪声和裁剪的鲁棒性进 行深入分析和仿真，其结果表明，该算法具有较高的安全性及较快的运行速率。 关键词：超混沌；图像加密；块间交换；块内循环；动态密胡 中图法分类号：TP309. 7 文献标识号：A 文章编号：1000-7024 （2020） 01-0040-06 doi： 10. 16208/j. issnl000-7024. 2020. 01. 007
基于分形的图像加密算法研究
基于分形的图像加密算法研究在信息时代，数据的传输与储存是无法避免的话题。
保护数据的安全性与隐私性也是至关重要的。
而图像加密是保护图像信息的一种方式。
在传统的图像加密算法中，容易出现加密后图像的特征丧失，加密解密效率低等问题。
而基于分形的图像加密算法则是近年来备受研究的一种方式，具有许多优点。
本文旨在探讨基于分形的图像加密算法的原理和应用。
第一部分：分形与基于分形的图像加密算法的原理分形是指自相似的几何结构，在同一局部的尺度下，具有不同的大小和形态，是一种多维度的概念。
在基于分形的图像加密算法中，通过分形变换来进行加密。
变换的结果是将一个封装的图像转换成无法破译的加密传输形式，但同时又能保持图像的特征，避免了传统算法在加密后图像不再具有明显自然特征的问题。
在分形图像编码中，DFA算法（Deterministic Fractal Algorithm）是最为常用的算法之一。
该算法依据分形规律，采用分形变换对图像进行压缩编码，降低图像本身的信息熵。
在基于分形的图像加密算法中，一般用密钥来作为分形变换的控制因素，对原始图像进行加密。
被加密后的图像只有拥有密钥才能够被解密还原。
第二部分：基于分形的图像加密算法的特点1. 数据加密安全性高基于分形的图像加密算法通过对图像进行分形变换，而密钥唯一的属性保证了破解难度。
2. 加密图像质量高基于分形的图像加密算法的加密效果接近于无损加密，能够保留加密前图像的自然特征。
因此，加密后的图像质量极高，显示效果良好。
3. 加密解密速度快基于分形的图像加密算法具有快速加密解密的特性。
实际实验证明，其加解密速度是目前的传统算法的十倍以上。
第三部分：基于分形的图像加密算法的应用基于分形的图像加密算法在图像安全传输和保密存储等方面具有广泛的应用场景。
1. 图像传输安全在图像与视频传输过程中，数据传输和储存过程中，极易出现数据泄露或篡改的情况。
而采用基于分形的图像加密算法后，即使图像数据被他人截获，也无法还原出原始图像信息。
基于上下文的分块图像联合压缩加密算法
基于上下文的分块图像联合压缩加密算法管丽娜;邓家先【期刊名称】《计算机应用研究》【年(卷),期】2013(030)009【摘要】This paper proposed a novel algorithm,in which the data of block regions mapped to the corresponding sub-band coefficients in order to make the image compression and encryption realized simultaneously and improve security.It used the key to modify the original context.And then it sent the modified context and the corresponding decision to arithmetic coder to implement the joint compression-encryption.The security encryption by the adaptive arithmetic coding is better than the one by arithmetic coding based on interval splitting (ACIP).The distribution of the adaptive arithmetic coding is more complex than the probability distribution of ACIP which is fixed.It simulated the proposed algorithm.The results show that the scheme has the same compression efficiency compared with the original image compression algorithm.The relative quality of different regions can be controlled flexibly.It can have a better information security efficiency to use the way of image block.Different keys can be used to encrypt the coefficients of different regions,which can realize the important information privacy and confidentiality protection.%为了研究图像压缩与加密同步进行及提高安全性问题,提出了一种基于改进零树结构的分块图像联合压缩加密算法,将图像对应不同分块区域映射到相应子带中.利用密钥对图像压缩产生的原始上下文进行修正,然后与判决一起送往自适应算术编码器实现图像联合压缩加密.由于自适应算术编码的概率跳转规律复杂,相对概率固定的区间分裂算术编码安全性更好.对所提出的算法进行仿真,结果表明:与原始图像压缩算法相比较,所提出的算法具有基本相当的压缩效率;而采用的图像分块方法能够灵活地控制不同区域图像的相对质量及更好地实现信息安全防护;使用不同的密钥可以进行分块加密,实现了对重要信息的隐私和机密保护.【总页数】4页(P2795-2798)【作者】管丽娜;邓家先【作者单位】海南大学信息科学技术学院,海口570228;海南大学信息科学技术学院,海口570228【正文语种】中文【中图分类】TN919.81;TP391【相关文献】1.一种基于MQ编码器的图像联合压缩加密算法 [J], 谢凯明;邓家先2.基于混沌系统的图像联合压缩加密算法 [J], 陈益刚;邓家先;谢凯明3.基于改进零树编码的ROI图像联合压缩加密算法 [J], 翟羽佳;邓家先4.基于JPEG2000的图像联合压缩加密算法 [J], 谢凯明;邓家先;陈益刚5.基于上下文修正的RO I联合压缩加密算法 [J], 邓小梅;邓家先;邓海涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
分段线性混沌图最高有效位大容量图像加密算法
分段线性混沌图最高有效位大容量图像加密算法方颂;王彦娴;谭阳【摘要】针对图像加密在信息封装过程中存在容量小的问题,提出一种基于最高有效位(MSB)的大容量可逆数据加密方法.通过构建分段线性混沌图加密方式,进行数据封装和可逆数据重建.给出一种预测误差修正方法,构建加密数据误差的二进制图实现对加密过程的修复,以提高加密数据的重建质量.选取眼睛、身体和脑部3幅CT图像进行仿真,结果表明,该算法在水平和垂直相关系数等6项指标上优于块混淆和多级扩散的图像加密算法.【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2018(044)011【总页数】7页(P251-256,264)【关键词】分段线性;混沌图;最高有效位;可逆;大容量;数据加密【作者】方颂;王彦娴;谭阳【作者单位】湖南大学计算机科学学院,长沙410000;湖南广播电视大学,长沙410004;湖南广播电视大学,长沙410004;湖南广播电视大学,长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TP3910 概述数字图像安全技术在军事和医学等高度机密领域发挥着重要作用。
在加密图像的传输或归档过程中,需要在加密阶段使用密钥情况下对其进行分析[1-2],尤其是在加密阶段必须完成对加密域中可逆数据隐藏的数据压缩和认证。
例如,在云计算场景中,如果不知道图像的原始内容或用于加密图像的密钥,则可在加密图像中封装秘密消息。
但在解码阶段,要求原始图像必须完全可恢复,秘密信息必须无差错提取。
因此,需要在封装容量和重建图像质量之间取得权衡点[3-4]。
针对上述问题,研究人员提出了很多解决方案。
文献[5]对原始图像进行AES加密,并随机选取1个4×4像素位置进行秘密信息封装,为重建覆盖图像,对图像局部标准偏差进行分析。
文献[6]提出用简单XOR操作加密原始图像,然后将加密图像划分成块,并且对每个块进行集合分割。
在每个集合中,每个像素关键位进行压缩腾出空间以便获得额外数据。
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（ Ｉ南） １ ｃ ｌ － ｔ （ ）（ １ ｇ ＋
针对高分辨率 图像 的安全 问题 ，本文提 出了一种
① 收稿 时 间 ： １．】１： 到修 改稿 时间 ： １＿２１ ２ １１．５收 ０ ２ １．４ ０Ｉ
其 中 ０ Ｘ＜ ，当 Ｑ∈（，。４，Ｂ∈【，３时 ＮＣ ＜ｎｌ Ｏ１ 】 ５４ ］ Ａ
摘
要 ：提 出了一种基 于改进 的 Ｌ ｇ ｔ ｏ ｉｉ ｓ ｃ混沌序列 （ Ａ）的彩 色图像 分块加密算法，分别对 图像 的 Ｒ、Ｇ、Ｂ ＮＣ
分量进行 了分块置乱 ，摆脱 了 ＮＣ Ａ用 于像素加密时对迭代数 的限制，然后通过取迭代值有效数字的方法 生成 异
或序列进行像素置换 。Ｍａｌ ． ｔ ｂ７ ａ ０仿真结果表 明，该算法具有密钥空 间大 、对初值敏感 以及 良好的实时特 性，能
Ａ ｓ ａ ｔ ｌｃｉ ｌ ｒｈ ｏ ｇ ａ ｃ ｌ ｇ ｃ ｐｉｎ ａｅ ｎｉ ｒｖｄＬ ｇｓｃ ｈ ｏ ｑ ｅｃ（ Ｃ ）ｓ ｂ ｔ ｃ：Ａｂｏｋ ｇａ ｏｉ ｍ ｆ ｉｉ ｌ ｏｏ ｉ ｅ ｎ ｒ ｔ ｓｄｏ ｏ ｅ ｏ ｉ ｉｃ ａｓ ｅｕ ｎ ｅ Ａ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｄ ｔ ｒｍａ ｅ ｙ ｏ ｂ ｍｐ ｔ ｓ Ｎ
够保证互联 网中保存 的数字 图像 的安全 。 关键词 ：Ｎ Ａ Ｃ ；数字图像加密 ；混沌序列 ：分块置乱；像素置换：
Ａ ｏ ｋｉ ｇ ｒｔ Ｂｌ ｃ ｎｇＡｌ ｏ ｉｈｍ ｆＤｉ ｉａ ｍ ａ ｅ Ｅｎ ｒ ｐ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ ｏ ｇｔ ｌ Ｉ ｇ ｃ ｙ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ＮＣＡ
ＨＡ Ｏ ｉＧ ＵＡＮ ａ ＤＵ ＡＮ ｅ － Ｌｅ， Ｈｕ ， Ｃｈ ｎ Ｘｕ
（ｈ ｎ ｏ ｇ ｒｖｎ ｉ ｅ ａ ｏａｏｙｏ Ｉｔｌｇｎ ｕｌｉｇ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｓ ａ ｄｎ ａ ｚｕＵ ｉｅｓｙＪ ａ ５ １ １Ｃ ｉａ Ｓ ａｄ ｎ ｏ ｉｃ ｌ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆｎｅ ｉｅｔ ｉ ｎ ｃｎ ｌｇ， ｈ ｎ ｏ ｇＪ ｎｈ ｎｖ ｒｔ，ｉ ｎ２ ０ ０， ｈ ） Ｐ ａＫ ｌ Ｂ ｄ Ｔ ｉ ｉ ｎ ｎ
＿ ｌ ２ ” ｍ … …，ｉ ｉ … 、 “ Ｉ … ｌ Ｉ ｙ， … ， ，２ ｙ…
图 １ 生成置换序列 则生成的序列 中有 Ｍ＊ Ｎ个 数值， 记为 置换序列 Ｆ 。
１ 混沌系统及ＮＣ Ａ
混沌现象是在 非线 性动力学系统中出现 的确定性
的、类 随机 的过 程，具有非周期性 、不收敛但确有界 ，
并且对初 始状态具有敏感的依赖性 。 Ｈａｊ ｇ ａ ｏｉ ｏ对传 统模 型进行 了改进 ， 出了一种 ｎＧ 提 新型 的非线 性混沌 加密算 法（ Ｃ Ｎ Ａ：ｎｎｉ ａ ｃａ ｔ ｏ ｌ ｅｒ ｈ ｏｉ ｎ ｃ
又不会超 出 ＮＣ 的区间。 Ａ 然后通 过取 混沌值有效数字 的方法 生成置换序列对像素进行 置换 ，使 图像 的灰度 直方 图发生变化 ，阻挡暴力破 解攻击 。
２１置 乱 及 置 换 序 列 产 生 方 法 ．
列 的仿真 以及 图像加密算法 的仿真 。
３】 置换 序 列 的 仿 真 ．
ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｉ ｉ ｐ ｐ Ｌ ｔｅｓｂ ｂｏ ｋ ｏ ＧＢ ｃ ｍｐ ｎ ｎｓａｅｓｒｍｂｅ ｅｐ ｃｉｅｙ Ｔ ｅｎ ｗ ｌｏｉ ｍ ｅｓｒ ｆ ｒｓｎｅ ｔ ｓ ａ ｅ ｈ ｕ —ｌｃ ｆ ｎｈ ， ｏ ｏ ｅ ｔ ｒ ｃａ ｌｄｒｓ ｅ ｔ ｌ． ｈ ｅ ａｇ ｒｔ ｇ ｔ ｉ ｏ ｖ ｈ ｄ
ｓ ｃ ，ｓ ｎ ｉｉｅ ｔ ｉ ａ ｏ ｄｉ ｏ ｓ ａ ｄ ｂ ｔｅ ｅ ｌｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ，Ｓ ｔｃ ｎ ｐｒ ｔｃ ｅ ｉ ｇ ｓ ｓ ｃ ｒｔ ｖ ｒｔ ｅ ｐａ ｅ ｅ ｓｔｖ ｏ ｉ ｔ ｌｃ ｎ ｔ ｎ ｎ ｉ ｉ ｎ ｅｔｒ ｒａ—ｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ Ｏ ｉ ａ ｏ ｅ ｔｔ ｍａ ｅ ｅ ｕ ｉ ｏ ｅ ｈ ｍ ｈ ｙ ｉｔｍ ｅ ． ｎｅ ｔ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ Ｎ ＣＡ ； ｉ ｔ ｌ ｍａ ｅｅ ｃ ｙ ｉ ｎ ｌ ｇ ｓｉ ｈ ｏ ｉ ｅ ｕ ｎｃ ； ｌ ｃ ｃ ａ ｙｗ ｒ ： ｄｇｉ ａ ｉ ｇ ｎ ｒｐｔｏ ； ｏ ｉｔｃｃ ａ ｔｃｓ ｑ ｅ ｅ ｂ ｏ ｋ ｓ ｒ ｍｂｌ ； ｘ ｌ ｅ ａ ｅ ｅ ｔ ｉ ｐｉｅ ｐｌｃ ｍ ｎ ｎｇ ｒ
ａ ｏｉ ｍ） ｌ ｒｈ 嘲，描述 如下 ： ｇ ｔ ＋ ＝ ・ （ｘ ）（一 ） ｌ ｔ ａ．－ ｇ １
＝
的每一个像 素进 行加密 ，会 出现两方面 的 问题 ：①逐 点加密数 据量太 大，实时Ｉ 『 生不好：②超 出 ＮＣ Ａ算法 的
（） １
有 效区 间。 由文献【可知 ，当 Ｎ Ａ 的迭代次数大 于 ６ Ｊ Ｃ
，
骤如下：
① 将待 加密图像记为 Ｊ ，并获得 Ｊ的分辨率大 小
ｍ ｎ并确定分块的大小 Ｐ和 ｑ只考虑 ｐｑ能被 ｍ（） （ （） ｎ整 除的情况） 。
所 以说 ａ、 １和 入的取值范 围决定着 两者 的密钥 ３
② 生成 加密序 列 ：按照 ３１的方法生成置乱序列 ． Ｅ和置换序列 Ｆ其 中 Ｂ （ ／）（／） （ ） 。 （ ＝ｍ ｐ ｎｑ， ｍ ｎ／ Ｎ： Ｍ） ③ 图像 置乱： 分成 的子块按照序列 Ｅ的顺序打 将
３ 仿真 结果与分析
２ 彩 色 图像 分 块 加 密 算 法
图像 加密算法主要分 为两 部分 ：像 素置乱和像 素 置换 ，分 别用置乱和置换序 列来实现 。首先用置 乱序 列对 图像 进行分块置乱 ，既可 以减少 图像 置乱 的时间 为验证算法通用 性和 正确性 ， 我们用 ＭＡ Ｌ Ｂ７ ＴＡ 。 ０对多幅高分辨率 图像进 行 了仿真 。 中密 钥参数 ｎ、 其 Ｂ分别在不 同的区间取不同的值，（取 ０ １ ） ０ 到 的小数， 将 图像分成 不 同的子块 。仿 真分为两部分 ：对置换序
【 长度为腑々 序列ｌ ◆ ｏ ｌＸ，…… …“ Ｎ１ ，２ 墨 Ｘ ＇．
＿二二二二二二二＝ 二
图像的加密 ， 置换序列 的 自相关性仿真如 图 ２所示 。 对
～ 一
。 ｜ —
ａ ＮＣ Ａ序 列 自相关 图 ｂ多个 ＮＣ Ａ序 列绕 计 平均 自相关 图
ｌ 有 ｑ 取 攀效 ！ ３ ．
Ｌ
厂— — Ｊ —— ］
—
１ ｒ
…
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Ｊ ｒ
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ｉ ２ 取 ＇ Ｘｌ Ｘ 对 ５ 模ｌ ６ ． ｉ ｉ …… ２
隔 丽 函
Ｙｌ Ｙ ｉ
．
… 。 ＹＭ 。 ｉ
Ｉ
： 垄
¨ ， … … Ⅲ
ｃ 本 文 置 换 序 列 自相 关 图 ｄ多 个 置 换 序 列 统 计 平 均 鲁相 关 圈
１ ４ 应用 技 术 ＡｐｌｄＴ ｃｎｑ ｅ ７ ｐｉ ｅｈ ｉ ｅ ｕ
２ １ 年 第 ２ 卷 第 ８ 期 ０２ １
ｈ ｐ／ ｗ ｃＳａ ｒ． ｔ ：ｗ ｗ． －． ｇｃ ｔ ／ － ｏ ｎ
计 算 机 系 统 应 用
进入 混沌状 态 ，同理 当 １ ２ １ ，．７， １ １∈（． １ ］ ３∈【， ］ ５ ５ ３１ 或 ５ 者 当 Ｑ∈（． １ 】 Ｂ∈【， ］ ＮＣ 也进入混 沌状 １ ，． ， ４ ５ ９ ４时 ４ Ａ 态 。将公 式（） ２代入 公式（） １，则 ＮＣ 混沌序列 的密钥 Ａ 为 Ｘ 、Ｑ和 １，传统的 Ｌ ｇｓ ｃ ｏ ３ ｏ ｉｉ 混沌序列 的密 钥为 Ｘ、 ｔ ０
ｒ ｓｒｃｉｎｓｏ ｔｒｔｏ ｓｏ ｅ ｔｉｔｏ ｎ ｉ ａ ｉｎ ｆＮＣＡ．Ｗ ｅｕ ｅ ｔ ｉ ｎ ｆｃ ｎ ｇ ｒ ｓｏ ｅ ａ ｉｎ ｖ ｌ ｅｔ ｅ ｔ ｅｍａｒｘ ｔ ｅ ａ ｅ ｔｅ ｐ ｘ ｌ ｅ ｓ ｈｅｓｇ ｉ ａ ｔｆ ｕ ｅ ｆｉ ｒｔｏ ａ ｕ ｏ ｂ ｔｉ ｏ ｒ ｐｌｃ ｈ ｉ ｅ ｉ ｉ ｔ ｈ ｖ ｌ ｅ Ｔｈ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌｓｕ ｅ ｙ Ｍ ａ ｌｂ ７０ ｓ ｏ ｔ ａ ｅｎｅ ａｇ ｒｔ ｍ ａ ｏ ｄ ａ ｖ ｎａ ｅ ｕ ｈ ａ ａ ｇ ｒｋｅ ａｕ ． ｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｓ ｄｂ ｔ ． ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ｗ ｌｏ ｉ ｏ ａ ｔ ｈ ｈ ｓｇ ｏ ｄ ａ ｔｇ ｓｓ ｃ ｓａ ｌｒ ｅ ｙ
密分 为两大类 ：像 素置乱和像素 置换川。英 国数学家 Ｍａｈ ｗ 最早提 出将混沌 系统用于数据加密 ，混沌 系 ｔｅｓ ［
统具有非周 期性、对初 值敏感、密钥空 间大的特 点。
在 目前 的研 究中，主要是应用混沌序列 与空域变化相 结合 的方式 ，例 如 Ａ ｎ ｌ 映射 、Ｂ ｋ ｒ映射 、一 维 ｒｏｄ ａｅ Ｌ ｇｓｃ ｏ ｉｉ 映射 、三维的 Ｌ ｒｎ ［ 。简单 的一维 Ｌ ｇｓｃ ｔ ｏｅｚ 。 ｚ ｏ ｉｉ ｔ 混 沌序列密钥空 间小 ，加密性能不好 。 对于高分辨率 图像（ 大于 １ ２ ＂０ ４， ０４ １２ ） 如果对图像
乱 ，即得到加密后 的图像 。
空 问的大 小。因为 ＮＣ Ａ有 ３对 Ｑ和 Ｂ取值 区间，以 Ｑ ∈（，． ， １ ５ ３为例 ，假设 Ｑ是一个（，． 区问 ０１ 】 ３∈［， ］ ４ ４ ０１ ］ ４ 内的一个 常数 ，则 Ｂ∈【， １ ５ ３的范围 比 Ｌ ｇｓ ｃ 列中 ４ ｏ ｉｉ 序 ｔ 入 ∈【．６ ９ ５ 】 ３５ ９４ ， 的取 值 空 间 大 得 多 。 同理 当Ｓ ．ｒ． ｔ Ｈ ｗ ｃ － ｏｇｃ ｐ —ａ ａ
２１ ０ ２年 第 ２ 卷 第 ８期 １
基于 ＮＣ 的数字 图像分块加密算法① Ａ
郝 磊 ，关 华 ，段晨 旭
（ 山东建筑大 学 山东省智能建筑 技术重点实验室，济南 ２ ０ ０ ） ５ １１
对互联 网中保存 的数字图像进行加 密可 以有效地
保 证信息 安全 。按照空域的变化 ，可 以将 数字 图像 加
基于改进的 Ｌ ｇｓｃ混沌序列（ Ａ 的彩色 图像分块 ｏｉｉ ｔ ＮＣ ） 加密算法 。与传 统的 Ｌ ｇｓｃ混沌序列相 比，密钥可 ｏ ｉｉ ｔ 用 空间更 大，实时性也有保证。