1 首都师范大学信息工程学院, 北京 100048
2 首都师范大学物理系, 北京 100048
3 北京成像理论与技术高精尖创新中心, 北京 100048
提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解(R-MRSVD)的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均值作为logistic-exponent-sine映射的初值,并生成随机矩阵和位置索引;然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换,根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数,并提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵;最后对实数矩阵进行R-MRSVD和Josephus置乱操作,得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值,保证算法具有高敏感性和高安全性,同时实值的密文便于存储和传输。对算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试,仿真结果表明,所提加密算法具有可行性和安全性。
图像处理 彩色图像加密 Fourier变换 随机多分辨率奇异值分解 LES映射 Josephus置乱 激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0410021
西北工业大学 明德学院信息工程学院, 西安 710124
离散小波变换不但能够更好地适合人眼视觉系统的特性, 并对于JPEG2000和MPEG4压缩标准比较能够较好的适应。通过小波变换进行嵌入水印信息得到的载体图像对于人眼视觉效果都比较良好, 并且载体图像中的水印信息具有较强的抵御力, 所以基于小波的数字水印技术研究对于目前现状有着重要的意义。使用一种基于小波变换的数字水印技术, 将低频子图分块并量化其小波系数, 采用Arnold置乱算法将水印嵌入到目标图像中并且可以从目标图像中完整地提取出水印, 最后可以通过对水印信息进行常见的水印攻击, 说明小波变换中的Arnold置乱算法的鲁棒性比较好。
数字水印 离散小波变换 Arnold置乱 鲁棒性 digital watermarking discrete wavelet transform Arnold scrambling robustness
江南大学 物联网工程学院, 江苏 无锡 214000
针对彩色图像加密运算量大、空间需求较大和安全性低的问题, 提出一种基于新型混沌的彩色图像加密算法。将彩色图像的三维矩阵转换为二维矩阵后对明文图像进行小波变换, 低频小波系数矩阵进行重叠分块, 然后进行矩阵块置乱操作和小波反变换, 实现图像的初次加密; 利用Lorenz和tent混沌系统, 根据动态参数控制混沌系统模型构造新的混沌系统, 新的混沌系统生成伪随机数对初次加密后图像进行扩散操作, 最终得到加密图像。仿真实验证明, 图像经加密后能很好地隐藏原有信息, 能抵抗统计、差分等攻击。
混沌 小波变换 重叠分块 置乱 扩散 chaotic wavelet transform overlapping block Lorenz Lorenz tent tent scrambling diffusion
针对当前置乱-扩散图像加密算法在像素位置置乱过程中存在容易遭受选择明(密)文攻击问题, 尝试利用混沌理论产生随机序列, 再进行加密, 加密过程中涉及的参数通过遗传寻优得到。此算法引入明文反馈机制到图像置乱过程中, 使得置乱效果不仅与混沌初始序列有关, 而且与明文本身也密切相关, 实现了图像特性与加密算法的有机融合。而通过在扩散加密过程中引入了明文反馈机制, 来提高算法对明文的敏感性和算法的抗选择明文及密文攻击性能, 有效融合了图像的特征信息进行加密算法设计, 使得加密算法某种程度上具有数据驱动特性。最后, 通过实验和相关分析表明, 该算法不仅可以有效抵御选择明文攻击、抵抗统计攻击及信息熵攻击, 而且还有效提高了图像加密效率, 实现图像安全传输。
超混沌 图像加密 遗传算法 图像置乱 图像扩散 hyperchaos image encryption genetic algorithm image scrambling image diffusion
渭南师范学院 物理与电气工程学院, 陕西 渭南 714000
提出了一种改进的双重加密算法,利用新构造的位置置乱方法将二维矩阵中行和列映射到一维向量中,然后采用Logistic映射产生一组伪随机序列,将伪随机序列由小到大进行排序,对排序后的位置以集合序列的形式记录下来,形成密钥流;最后对一维向量按照密钥流形成的索引值进行重新排列,重排后的一维向量转换为与原始图像矩阵大小相同即得到加密图像.实验结果表明,该算法具有密钥空间大,加密后直方图分布具有白噪声的特性,提高了图像传输的安全性.
位置置乱 Logistic映射 双重加密 图像安全性 pixel position scrambling logistic mapping dual scrambling image security
西安邮电大学 通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
为了有效改进图像加密效果及其安全性，在对基于混沌系统及位运算的图像加密算法进行研究的基础上，提出基于组合混沌和位运算的图像加密算法，算法先对灰度图像进行位平面分解，考虑到图像的高四位含有较大的信息量，对高四位分别进行置乱变换，再与低四位构成一个整体进行置乱变换，然后组合置乱后的位平面，并与二值矩阵进行异或运算得到密文图像。实验结果表明，与像素位置置换算法和二维数据加密算法比较，改进算法具有更好的加密效率，密钥空间接近2192，具有较好的安全性，且能较好地抵御椒盐噪声和高斯噪声攻击，有效恢复出原始图像。
组合混沌 图像加密 位置置乱 位平面 chaotic mapping image encryption position scrambling bit-planes
1 军械工程学院 光学与电子工程系, 石家庄 050003
2 解放军73101部队, 江苏 徐州 221000
为了提高信息隐藏的不可感知性和鲁棒性, 结合人眼视觉系统(HVS)的相关知识, 提出了一种新的小波域信息隐藏算法。将载体图像的中等亮度区域设为不可用区域, 不在该区域隐藏信息, 同时选择在载体图像小波变换的高频系数细节子图隐藏信息, 并优先选择在对角高频系数细节子图中隐藏。计算局部子块的方差值作为隐藏信息的嵌入系数, 并通过计算高频子图的噪声敏感模型ωθ(i,j)决定隐藏信息的位置。充分考虑了人眼的各种视觉掩蔽效应, 使得隐藏信息后的结果图像相比隐藏之前没有出现明显的降质。实验结果表明该方法能够有效提高信息隐藏的不可知性, 达到了很好的隐藏效果, 同时能够有效地抗击噪声、裁剪和压缩等攻击影响, 具有很好的鲁棒性, 在信息安全领域有较好的应用前景。
信息隐藏 离散小波变换 置乱技术 information hiding discrete wavelet transform HVS HVS scrambling technology
1 华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室， 湖北 武汉 430073
2 中国空间技术研究院西安分院， 陕西 西安 710000
根据混沌序列良好的随机性及灰度图像可分成若干位平面二值图的特点，提出了将混沌二值序列与位平面图像异或运算进行置乱，将置乱后的位平面图重新组合成灰度图，以此达到灰度图像置乱的效果。仿真结果表明，基于混沌与位平面的图像置乱方法可有效地使图像灰度值均匀化。
信息隐藏 置乱 混沌序列 位平面图 imformation concealment scrambling chaotic sequence bit image
