多涡卷混沌映射的彩色图像加密算法

基于多混沌系统的彩色图像加密算法
刘浏;张雪锋
【期刊名称】《西安邮电学院学报》
【年(卷),期】2013(018)005
【摘要】为了改进彩色图像的加密效果,设计出一种基于多混沌系统的彩色图像加密算法.先应用Arnold映射对彩色图像的红、绿、蓝三个颜色分量像素位置矩阵进行置乱操作,再采用Logistic和Henon生成混沌序列分别与处理后图像红、绿、蓝颜色分量的奇偶像素进行异或操作,即可实现对彩色图像的有效加密.仿真结果表明,基于多混沌系统的置乱置换操作可实现彩色图像不同基色的完全混淆,具有较好的加密效果和安全性.
【总页数】5页(P45-49)
【作者】刘浏;张雪锋
【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
【正文语种】中文
【中图分类】TP309.7
【相关文献】
1.基于Chen系统与超混沌Lorenz系统的彩色图像\r加密算法 [J], 李鸫
2.基于混沌系统的量子彩色图像加密算法 [J], 张健;霍达
3.基于混沌系统的彩色图像加密算法 [J], 田嘉琪;谢淑翠;张建中
4.基于组合混沌系统和交换策略的彩色图像加密算法 [J], 叶瑞松;吴梓康;邓睿;梁杰涛
5.基于DNA动态编码和混沌系统的彩色图像无损加密算法 [J], 朱凯歌;武相军;任广龙
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彩色图像混沌加密算法彩色图像处理是数字图像处理的重要组成部分，在网络与多媒体通信中，常常涉及到彩色图像文件加密。

为此，我们提出了一种彩色图像混沌加密算法，该加密算法通过选用Lorenz 系统中三个不同维的变量生成置乱矩阵来分别实现对RGB彩色图像三分量的置乱加密，从而实现对整个彩色图像文件加密。

一、彩色图像混沌加密算法设计实现1、对Lorenz混沌序列的优化Lorenz动力学方程为：其中，参数σ，r，b 的典型值分别为σ= 10，r=28，b=8／3，在σ和b不变，当r>24.74时，系统进入混沌状态。

但该系统输出的实值混沌序列有一些固有缺陷：x，y，z的值域各不相同，不利于批处理；x，y，z局部取值呈现单调性，易受线性预测攻击；x，y，z自相关特性非理想的δ函数，互相关特性非理想的零特性，难以保证不可预测性，而且系统多输出特性也得不到充分利用。

为此，有专家提出了一种对Lorenz混沌序列的优化方法，构建了式(2)所示的一个数学模型：其中，x’，y’，z’三为优化后的实值混沌序列；m为控制参数，通过它可以提高序列取值的不规则性；round()为取最接近整数函数。

经过实验，证明此优化序列具有良好的混沌特性、较理想的万函数自相关特性和近似为0的互相关特性。

本空域算法采用了此混沌优化序列。

2、置乱算法利用式(2)产生的三个优化后的混沌序列x’，y’，z’生成三个置乱矩阵，分别对RGB彩色图像的三个分量进行置乱加密。

置乱矩阵的生成方法：利用优化混沌序列生成相应的置换矩阵PM×N，对PM×N来说，其中任一元素Pij∈[1，2，…，M×N]，且Pij=Pkl，当且仅当i=k，j=1。

比如：M=4，N=4，P即为4×4的矩阵，由优化混沌序列生成16个实数值组成的混沌序列为：10.95621370、10.91248372、10.57640346、11.0759704、11.62504738、11.13958961、10.26628130、9.10829136、9.53332571、9.21575219、9.11570905、9.19910548、8.87154601、9.27423505、9.85781001、10.94356727对以上序列按大小排序，然后从1到16进行标识，即可得到序列：4、6、7、3、1、2、8、15、10、12、14、13、16、11、9、5。

一种改进的多混沌系统彩色数字图像加密方案赵文金【期刊名称】《扬州职业大学学报》【年(卷),期】2012(016)001【摘要】提出一种改进的基于Logistic映射和Lorenz映射相结合的彩色图像加密方法。

将三维空间的彩色图像转换成二维的灰度图像,分别利用Logistic、Lorenz混沌系统生成的混沌序列对二维图像进行像素位置与像素值的置乱,对置乱后的图像按折叠算法进行处理。

Matlab仿真实验结果可知,转换成二维灰度图像后有效地降低了算法的计算强度和空间需求;置乱时实现了不同层次（R、G、B）亮度值的完全混合,取得了较好的加密效果,安全性更高。

%An improved color image encryption scheme based on the combination of Logistic map and Lorenz system is given in this paper.The color image in 3-dimensional space is turned into the gray image in 2-dimensional space,and then the chaotic sequences generated by Logistic and Lorenz chaotic system are used to scramble the pixel position and pixel values in 2-Dimensional image respectively.The disordered image can be handled by folding algorithm.From the results of Matlab simulation,the strength of calculation and space requirement to the algorithm are descended after converting into 2-Dimensional gray-scale images.Different levels of（R,G,B）luminance values have been completely mixed in scrambling,thus achieving better encryption effects and high security.【总页数】5页(P6-10)【作者】赵文金【作者单位】扬州职业大学,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】TP309.7【相关文献】1.动力系统——基于离散混沌系统广义同步定理的数字图像加密方案 [J], 臧鸿雁2.一种基于混沌同步的数字图像自适应加密方案 [J], 郭克敏;刘洋3.基于离散混沌系统广义同步定理的数字图像加密方案 [J], 臧鸿雁;闵乐泉;吴春雪;赵耿4.一种基于混沌的数字图像信息加密方案 [J], 李静;向菲;张军朋5.一种基于双混沌映射的数字图像分块加密方案 [J], 伊皮提哈尔·塔依尔; 阿布都热合曼·卡的尔因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种新的基于超混沌映射的彩色图像加密算法薛香莲【摘要】为了提高图像加密算法的安全性,提出一种新的基于超混沌映射的图像加密算法.首先,将彩色图像分解成三个通道分别是R、G、B,然后利用Ch.n超混沌系统产生的4条混沌序列对每个通道的像素位置进行置乱;接着以4条混沌序列为基础条件对每个通道进行位平面置换和按位取反操作来实现像素值的扰乱,最后重组位平面及3个颜色通道即可获得加密图像.模拟仿真和安全性分析表明,提出的图像加密算法加密效果较好,具有较大的密钥空间、对密钥具有较强的灵敏性,并且可以抵抗穷举攻击以及统计攻击.%In order to improve the security of image encryption algorithm,we presented a new colour hyperchaotic mapping-based image encryption algorithm.First,the colour image is decomposed into three channels of R,G and B respectively.Secondly,four chaotic sequences generated by Chen's hyperchaotic system are used to scramble the pixel locations of each channel.Thirdly,every channel is carried out the bit-plane displacements and bitwise negation by taking the four chaotic sequences as the basic condition for disturbing the pixel values.At last,the encrypted colour image is derived from recombining the bit-planes and three colour channels R,G and B.Simulation and security analysis all show that our image encryption algorithm has good encryption effect,bigger key space,higher key sensitivity,and can resist the exhaustive attack and statistic attack.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2013(030)008【总页数】4页(P318-321)【关键词】图像加密;超混沌;位平面置换;按位取反;安全性【作者】薛香莲【作者单位】西安财经行知学院信息系陕西西安710038【正文语种】中文【中图分类】TP309目前，图像信息安全技术的研究主要有两种方法：图像信息的加密和图像信息的隐藏技术。

专利名称：一种基于多涡卷混沌系统的图像加密方法专利类型：发明专利
发明人：王兴元,叶晓林
申请号：CN201911159803.0
申请日：20191122
公开号：CN110929279A
公开日：
20200327
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种基于多涡卷混沌系统的图像加密方法。

本发明方法，包括：S1、构造基于Chua’s系统的多涡卷混沌系统；S2、设置混沌秘钥参数，产生一个新的多涡卷混沌系统；S3、结合Arnold映射方法对明文进行像素点的置乱；S4、基于新的多涡卷混沌系统设计随机扩散方法。

本发明的技术方案解决了现有技术中的用于图像加密的混沌系统结构过于简单、复杂度较低、与加密算法的联系度差导致的密文抗破译能力不强等问题。

本发明提出的图像加密方法具有更好的安全性以及更强的抗破译能力。

申请人：大连海事大学
地址：116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号
国籍：CN
代理机构：大连东方专利代理有限责任公司
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专利名称：一种基于多混沌系统的彩色图像加密方法专利类型：发明专利
发明人：张云鹏,左飞,翟正军,焦会琴
申请号：CN200810150051.7
申请日：20080613
公开号：CN101604439A
公开日：
20091216
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于多混沌系统的彩色图像加密方法，技术特征在于：记图像
Input_image各像素点的灰度值为二维矩阵P，将P进行S盒变换，并将变换结果转换为一维像素数组P，即P，P，P，P，…P，记为序列{P}；将{X’}和{X’}的各个值与{P}中的每个像素的各个分量进行XOR运算；即P’＝P⊕X’⊕X’，完成加密过程。

具有密钥空间大，密钥敏感度高，安全性好，抗攻击能力强的优点。

本方法的安全性却可以完全不依赖于图像的属性，对安全性要求较高的情况特别适用。

申请人：西北工业大学
地址：710072 陕西省西安市友谊西路127号
国籍：CN
代理机构：西北工业大学专利中心
代理人：王鲜凯
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基于多混沌系统的彩色图像加密方法
蒋君莉;张雪锋
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2014(31)10
【摘要】为了提高彩色图像加密的安全性和加密性能,设计了一种基于多混沌系统的彩色图像加密方法.将一个彩色图像分解为R、G、B三个灰度图像,使用MD5算法动态生成加密算法的初始值,然后使用三种不同的基于混沌的加密结构对三个图像进行加密.对R图像使用Feistel结构加密,其中Feistel结构的S一盒由Logistic 混沌序列和Hyperhenon混沌序列组合产生;对G图像使用由Lorenz系统产生加密序列对图像进行代替和置换操作的加密结构;对B图像使用由分段线性混沌映射产生加密序列,然后加密图像的加密结构,再把加密后的图像结合起来生成加密后的图像.理论分析和实验结果表明,该加密方法能够较为有效地保证彩色图像加密的安全性.
【总页数】7页(P3131-3136,3140)
【作者】蒋君莉;张雪锋
【作者单位】西安邮电大学通信与信息工程学院,西安710061;西安邮电大学通信与信息工程学院,西安710061
【正文语种】中文
【中图分类】TP309.7
【相关文献】
1.一种基于Logistic与Henon混沌系统的彩色图像加密方法 [J], 陈翎;潘中良
2.基于Logistic和统一混沌系统的彩色图像加密方法 [J], 张志锋;赵进超
3.基于一种新混沌电路的彩色图像加密方法 [J], 李兵;黄霞;李玉霞
4.基于高维混沌系统的JPEG彩色图像加密方法 [J], 陈景柱;鲍玉斌
5.基于三维混沌与小波变换的彩色图像加密方法研究 [J], 潘文歆
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一种多混沌的彩色图像认证加密算法蒲昌玖【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)020【摘要】In order to protect color image effectively,a color image encryption scheme based on multiple chaotic maps and authentication is presented.The algorithm generated 128-bit Hash keys by the mathematical operation in the RGB components of the color image,and the Hash key is used as part of the image encryption keys.Then,pixels shuffling and pixels substitution are simultaneous implemented to encrypt the color image using Logistic chaotic system,unified chaotic system and Hashkeys.Finally,theoretical analyses and simulated experiment show that the color image encryption algorithm shows advantages of larger key space,higher security,a random distribution characteristics of the pixel value of the encrypted image and the zero correlation of adjacent pixels.%为了实现对彩色图像的有效保护,提出一种基于多混沌系统和图像认证功能的彩色图像加密算法.该算法通过对彩色图像RGB分量的运算生成128位Hash值,并把该Hash值作为部分图像加密的密钥.然后通过Logistic混沌系统、统一混沌系统和Hash值对彩色图像进行像素置乱和替代操作以实现图像加密.最后,理论分析和仿真实验结果表明,该加密算法具有密钥空间大,保密性好,加密图像像素值具有类随机均匀分布特性和相邻像素值的零相关特性.【总页数】5页(P5843-5847)【作者】蒲昌玖【作者单位】重庆第二师范学院网络中心,重庆400067【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.一种基于时空混沌系统的彩色图像自适应位级加密算法 [J], 柴秀丽;甘志华2.一种新的基于混沌的彩色图像加密算法 [J], 谢国波;苏本卉3.一种基于Lorenz混沌系统的比特级彩色图像加密算法 [J], 黄晶晶;王清华;李振华;;;4.一种基于混沌与Bit位扰乱的彩色图像加密算法 [J], 庄志本;刘静漪;陈世强;5.一种螺旋结构与三维超混沌的彩色图像加密算法 [J], 聂洪玉;周春荣;蒋郑红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。