基于L-L级联混沌与矢量分解的无损压缩光学图像加密
Lossless Compression Optical Image Encryption Based on L-L Cascade Chaos and Vector Decomposition
齐齐哈尔大学 计算机与控制工程学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161006
图 & 表
图 1. 干涉与单位等模矢量分解原理
Fig. 1. Principle diagram of interference and unit equal mode vector decomposition
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图 2. 隔空抽取置乱原理图
Fig. 2. Schematic diagram of space separation extraction scrambling
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图 3. 隔空抽取置乱效果
Fig. 3. Scrambling effect of space separation extraction
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图 4. Logistic和L-L的分叉图
Fig. 4. Bifurcation of Logistic and L-L
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图 5. 加密过程
Fig. 5. Encryption process
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图 6. 加解密效果
Fig. 6. Encryption and decryption effect
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图 7. 密钥敏感性分析
Fig. 7. Key sensitivity analysis
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图 8. 选择明文攻击
Fig. 8. Selecting a plaintext attack
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图 9. 明密文直方图
Fig. 9. Histogram of plaintext and ciphertext
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表 1不同混沌间时间对比
Table1. Time comparison between different chaos
| Chaos | Logistic Eq.（8） | Logistic Eq.（9） | L-L | Coupled tent chaos[14] | Chen chaos[15] | Four-dimensional hyperchaos[16] | Five-dimensional hyperchaos[17] | | Time/s | 0.077 343 | 0.072 966 | 0.041 443 | 0.719 836 | 2.624 962 | 2.862 689 | 1.461 286 |
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表 2明文敏感性分析
Table2. Plaintext sensitivity analysis
| Comparison item | Lena | Dragon | | NPCR | UACI | NPCR | UACI | | Pixel at any position plus 1 | 0.991 8 | 24.333 9 | 0.991 6 | 22.787 3 | | Swap two different pixels | 0.992 5 | 23.992 3 | 0.991 9 | 23.657 3 |
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表 3相邻像素相关性
Table3. Correlation of adjacent pixels
| Horizontal | Vertical | Diagonal | | Lena plaintext | 0.935 7 | 0.968 2 | 0.908 5 | | Lean ciphertext | -0.003 9 | -0.005 0 | -0.004 9 | | Dragon plaintext | 0.917 3 | 0.916 8 | 0.870 0 | | Dragon ciphertext | -0.003 8 | 0.005 5 | -0.006 9 |
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表 4不同算法的对比分析
Table4. comparative analysis between different algorithms
| Algorithm | NPCR | UACI | Resistant to selected plaintext and ciphertext attacks | Key space | Compression ratio | PSNR | | DRPE | 0.979 6 | 10.186 4 | Broken | - | - | - | | Ref.[3] | 0.995 2 | 16.557 4 | Weak | 10135 | - | - | | Ref.[5] | 0.978 5 | 5.865 9 | Weak | - | - | - | | Ref.[14] | 0.991 9 | 7.472 1 | Weak | 10144 | - | - | | Ref.[21] | - | - | Weak | 4.08×10137 | 0.25 | 33.45 | | Ref.[22] | - | - | Weak | 10136 | 0.610 4 | 30.408 9 | | Ref.[20] | 0.996 1 | 33.36 | Strong | 10105 | 0.562 5 | 34.937 0 | | The algorithm | 0.991 8 | 24.333 9 | Strong | 4.6×10137 | 0.47 | INF |
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郭媛, 敬世伟. 基于L-L级联混沌与矢量分解的无损压缩光学图像加密[J]. 光子学报, 2020, 49(7): 0710002. Yuan GUO, Shi-wei JING. Lossless Compression Optical Image Encryption Based on L-L Cascade Chaos and Vector Decomposition[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2020, 49(7): 0710002.
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