一种基于统一混沌系统的图像加密新算法

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用　２００７，４３（２０）４９　

一种基于双一维混沌系统的图像加密算法　

韩凤英　．朱从旭　

ＨＡＮ　Ｆｅｎｇ—ｙｉｎｇｌ，２，ＺＨＵ　Ｃｏｎｇ－ｘｕ　

１．长沙航空职业技术学院，长沙４１０１２４　２．中南大学信息科学与工程学院，长沙４１００８３　

１．Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ａｖｉ￣ｉｏｎ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１２４，Ｃｈｉｎａ　

２．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８３，Ｃｈｉｎａ　

Ｅ－ｍａｒｌ：ｈａｎｘｉａｎｇｏｋ＠１６３．ｃｏｎ　

ＨＡＮ　Ｆｅｎｇ－ｙｉｎｇ，ＺＨＵ　Ｃｏｎｇ－ｘｕ．Ｏｎｅ　ｋｉｎｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｏｕｂｌｅ　ｕｎｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｈａｏｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｉｃｔｕｒｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｃｏｒｎ－　

ｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅ　呜ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００７，４３（２０）：４９—５１．　

Ａｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｐｉｃｔｕｒｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｕｎｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｈａｏｓ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｕｎｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｃｈａｏｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｎｔｈｅ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｉｃｔｕｒｅ，ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｃｈａｏｓ　

ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｅｘｐａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｓｐａｃｅ，ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ；ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｔ　ｇａｔｈｅｒｓ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｔｈｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ｓｅｃｕ—　

第３１卷第１１期　２０１１年１１月　计算机应用　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｖ０１．３ｌ　Ｎｏ．１１　ＮＯＶ．２０１１　

文章编号：１００１—９０８１（２０１１）１１—３０５３—０３　ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０８７．２０１　１．０３０５３　

基于时空混沌系统的图像分组加密算法　

郑洪英，李文杰，肖　迪　

（重庆大学计算机学院，重庆４０００４４）　（ｚｈｅｎｇｈｏｎｇｙ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｅｎ）　

摘要：针对一般图像加密算法不能并行化运行的缺陷，提出一种新的基于耦合映象格子（ＣＭＬ）和分组加密技　

术的图像加密算法。首先对图像一部分进行分组，并迭代混沌系统，产生与图像分组数相同数目的混沌序列。使用混　

沌序列值与图像分组部分进行混合操作，其操作结果用来对图像另一部分进行加密。所提算法能够并行地实现图像　加密，并可用于彩色图像加密。实验表明该加密算法计算简单，易于实现，密钥敏感性强，在安全性和效率上也有很好　

的表现。　

关键词：耦合映象格子；并行性；分组；数字图像；加密　

中图分类号：ＴＰ３０９．７　文献标志码：Ａ　

Ｎｏｖｅｌ　ｉｍａｇｅ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌ　ｃｈａｏｓ　ｓｙｓｔｅｍ　

ＺＨＥＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｙｉｎｇ，ＬＩ　Ｗｅｎ－ｊｉｅ，ＸＩＡＯ　Ｄｉ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００４４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｎｏｖｅｌ　ｉｍａｇｅ　ｂｌｏｃｋｓ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｍａｐ　Ｌａｔｔｉｃｅ（ＣＭＬ）ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　

ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｉｄｅａ　ｉｓ　ｔｏ　ｄｉｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｉｎｔｏ　

文章编号：１００２—８６９２（２００８）１２—００２２—０３　

一种新的基于混沌的图像加密算法　

刘　刚．王立香　

（山东理工大学计算机学院，山东淄博２５５０４９）　・论文・　

【摘　要】提出了一种基于混沌理论和循环移位的图像加密算法。先产生一个混沌序列，然后利用该序列与原图像进行异或运算　和循环移位．得到初步加密图像，最后对图像进行Ａｒｎｏｌｄ变换得到加密图像。测试结果表明，该算法具有加密效果好、速度快、密钥　

空间大等优点。　【关键词】Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射；图像加密；循环移位；Ａｒｎｏｌｄ映射　

【中图分类号】ＴＮ９１１．７３　【文献标识码】Ａ　

Ｎｅｗ　Ｉｍａｇｅ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｈａｏｓ　

ＬＩＵ—－Ｇａｎｇ　ＷＡＮＧ　Ｌｉ—－ｘｉａｎｇ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｗｅｍｉ￣ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｚｉｂｏ　２５５０４￣Ｃｈｉｎａ）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｈａｏｓ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｃｙｃｌｅ　ｓｈｉｆｔ．Ｆｉｒｓｔｌｙ　ａ　ｃｈａｏｓ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｉｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅ－ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｂａｓｅｄ　Ｏｉｌ　ＸＯＲ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｙｃｌｅ　ｓｈｉｆｔ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄ　ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｂｙ　

Ａｒｎｏｌｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅ－ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ　ｉｍａｇｅ．　ｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔＭ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｇｏｏｄ　ｅｎｃｒｙｐ—　

ｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ，ｆａｓｔ　ｅｎｅｒｙｐｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｋｅｙ　ｓｐａｃｅ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｌｏｇｉｓｔｉｃ　ｍａｐｐｉｎｇ；ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ；ｃｙｃｌｅ　ｓｈｉｆｔ；Ａｒｎｏｌｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　计算机应用，２０１３，３３（４）：１０７０—１０７３，１０９９　ＩＳＳＮ　１００１．９０８１　ＣＯＤＥＮ　ＪＹＩＩＤＵ　２０１３．．０４．．０１　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｃａ．ｅｎ　

文章编号：１００１—９０８１（２０１３）０４—１０７０—０４　ｄｏｉ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０８７．２０１３．０１０７０　

基于混沌和位运算的图像加密算法　

刘乐鹏’，张雪锋　

（西安邮电大学通信与信息工程学院，西安７１００６１）　

（　通信作者电子邮箱ｌｉｕｌｅｐｅｎｇ１９８６＠１２６．ｃｏｍ）　

摘要：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，提出一种改进的数字图像加密算法，该算法首先采用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射产生混沌序列构造行、列置乱向量进行像素位　

置的置乱，再利用分段非线性Ｌｏｇｉｓｔｉｃ产生的序列构造灰度置乱放大因子，对图像进行灰度置乱，且对两个过程进行　

迭代操作。该算法不仅密钥空间增大，灰度直方图更加均匀，而且像素相关性变弱，运算速度较传统算法更快。实验　

结果表明，改进算法具有良好的加密效果和安全性。　

关键词：混沌映射；图像加密；位置置乱；像素位；分段非线性映射　

中图分类号：ＴＰ３０９．７　文献标志码：Ａ　

Ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｈａｏｓ　ａｎｄ　ｂｉｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ　

ＬＩＵ　Ｌｅｐｅｎｇ’，ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅｆｅｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＰｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｘｉ’ａｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　７１００６１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｈａｏｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｂｉｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ　ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，Ｌｏｇｉｓｔｉｃ　ｍａｐ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｇｅｎｅｒａｔｅ　ｃｈａｏｔｉｃ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｒｏｗ　ａｎｄ　ｃｏｌｕｍｎ　ｖｅｃｔｏｒ　ｔｏ　ｓｃｒａｍｂｌｅ　ｐｉｘｅｌ