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基于混沌和FRFT的彩色图像加密算法摘要：为了增强图像的保密性，恢复原彩色图像信息，提出了一种基于混沌和分数阶Fourier变换的彩色图像信息加密的算法。
具体加密过程为：首先将原图像信号分为[R、G、B]三个灰色图像，其次对各个图像做混沌算法加密，最后再进行离散FRFT加密，输出最终的密文。
利用MATLAB的仿真实验表明，此算法的图像加密和解密效果较好，能够较好的隐藏和保存彩色图像的信息。
关键词：混沌加密；FRFT；彩色图像加密中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）12-0201-03Abstract：In order to strengthen the confidentiality of the image，and to restore the original color image information. This paper proposes a color image based on chaos and fractional Fourier transform encryption algorithm. Specific process is：First of all，Let the image is divided into three parts，for R、G、B. And then the chaotic encryption，finally the discrete FRFT encryption. Use of MATLAB simulation show that the algorithm has good encryption and decryption，It can better hide and save the information of color image.Key words：chaotic encryption；FRFT；color image encryption随着互联网和计算机的迅速发展，作为信息载体的图像的安全性保障也受到越来越多人的关注。
基于混沌序列置乱与扩散变换的彩色数字图像加密算法作者：张芳君朱凯歌来源：《软件导刊》2018年第12期摘要：数字图像作为目前最流行的多媒体形式之一，在政治、经济、国防、教育等领域均有广泛应用。
为了提升数字图像信息存储和传输的安全性，提出一种基于混沌序列置乱和扩散变换的彩色图像加密算法。
首先处理明文图像，将明文图像分成R、G、B 3个分量，再通过相互插入生成3个新矩阵，并且每两个矩阵进行异或操作，从而实现像素位置变换及像素值修改，然后采用LTS、LSS、TSS方法产生混沌序列，并对处理后的图像像素位置进行置乱和扩散，提高图像加密算法的安全性和鲁棒性，最后获得密文图像。
通过对密钥空间、相关性、信息熵等实验数据的分析，可以发现该加密算法具有很好的加密效果。
关键词：数字图像;混沌序列;图像加密;置乱扩散Color Gigital Image Encryption Algorithm Based on Permutationand Diffusion Transformation of Chaotic SequencesZHANG Fang;jun，ZHU Kai;ge（College of Computer and Information Engineering， Henan University， Kaifeng 475004，China）Abstract：As one of the most popular forms of multimedia in today's society， digital images are widely used in politics， economics， national defense and education. In order to ensure that the digital image information can be safely stored and transmitted， a color image encryption algorithm based on chaotic sequence shuffling and diffusion transformation is proposed in this paper. According to this algorithm， firstly， the plaintext image is processed and divided into three components of R， G and B， and the three components are inserted into each other to generate three new matrices， and each two matrices undergo XOR to transform pixel positions as well as the pixel value modification. Then， the LTS， LSS and TSS methods are used to generate the chaotic sequence，and the positions of the processed image pixels are permutated and diffused to improve the security and robustness of the image encryption algorithm. The ciphertext image is obetained finally. Through the analysis of key data， correlation， entropy and other experimental data， it is found that the encryption algorithm has a very good encryption effect.Key Words：digital image;chaotic sequence;image encryption;permutation and diffusion0;引言随着网络技术、通讯技术、计算机技术以及云计算技术的快速发展，信息技术进入到全面数字化时代。
一种基于混沌序列的彩色图像加密算法
孟建良;庞会静;高婉青
【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2009(036)004
【摘要】针对现有彩色图像加密方法的不足,提出了一种基于混沌序列排序的加密算法.该算法首先对彩色图像进行位置上的置乱,设置图像矩阵与混沌序列的一一对应关系,然后通过对混沌序列排序引导图像矩阵行列分别排序.在此基础上,为了提高保密性,又对置乱之后的彩色图像进行像素值的置换操作,该操作通过混沌序列排序来引导彩色图像每个像素点的三基色像素值发生互换,从而实现对颜色的加密.实验结果表明:该算法具有密钥空间大、安全性高和保密性好的特点.
【总页数】4页(P81-84)
【作者】孟建良;庞会静;高婉青
【作者单位】华北电力大学计算机科学与技术学院,河北保定,071003;华北电力大学计算机科学与技术学院,河北保定,071003;华北电力大学计算机科学与技术学院,河北保定,071003
【正文语种】中文
【中图分类】TP309.7
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4.基于 DNA 序列的超混沌彩色图像加密算法 [J], 汪乐乐;李国东
5.基于DNA序列的超混沌彩色图像加密算法 [J], 汪乐乐;李国东;
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基于混沌的图像的数字水印隐藏算法
陈永红
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2003(020)009
【摘要】数字水印技术是进行数字产品版权保护的一种手段.该文提出了一种基于混沌的图像的数字水印隐藏方法.该算法应用混沌系统生成的混沌序列,改变水印的嵌入位置,使得嵌入位置具有随机性,同时综合考虑嵌入水印后的视觉效果,使得像素的改变不会影响图像的不可见性.该方法特征:水印的不可见性好;水印的嵌入和提取过程中需个人的密钥,由于混沌的混沌特性,因此不知该密钥的用户无法正确恢复水印;水印的提取不需要原始图像.计算机仿真结果令人满意.
【总页数】3页(P63-65)
【作者】陈永红
【作者单位】重庆大学自动化学院,重庆400044;重庆师范大学计算机与数学系,重庆400047
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
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基于混沌与置乱加密的DCT域二值图像数字水印算法的开题报告一、研究背景数字图像水印技术是一种将信息嵌入到数字图像中，以保证数据的可靠性、完整性和安全性的技术。
随着互联网的不断发展，数字图像水印技术在保护知识产权、版权保护、网络信息安全等方面得到广泛应用。
目前，数字图像水印技术主要有空域水印和变换域水印两种。
其中，变换域水印技术具有抵抗传统攻击的优势，广泛应用于数字版权保护、医学图像处理、电子政务等领域。
二、研究意义本文主要研究基于混沌与置乱加密的DCT域二值图像数字水印算法。
该算法具有以下特点：1. 采用混沌融合与置乱加密技术，加强了水印的安全性和鲁棒性。
2. 采用二值水印，避免水印对图像质量的影响。
3. 在DCT域进行水印嵌入，保证了水印的透明性和抵抗JPEG压缩的性能。
通过该算法，可以有效地保护数字内容的版权和知识产权，为保护网络信息安全做出贡献。
三、研究内容和方法本文的研究内容为基于混沌与置乱加密的DCT域二值图像数字水印算法。
具体来说，本文将采用以下方法：1. 对混沌融合与置乱加密技术的理论及原理进行深入剖析，并进行算法设计。
2. 在DCT域进行水印嵌入，保证水印的透明性和抗JPEG压缩的性能。
3. 实现算法，并进行仿真实验。
四、预期成果本文将研究基于混沌与置乱加密的DCT域二值图像数字水印算法，通过算法的实现和仿真实验，预计可达到以下预期成果：1. 研究混沌与置乱加密技术在数字图像水印领域的应用，提升对数字信息安全的保护能力。
2. 开发一种具有良好性能的DCT域二值图像数字水印算法。
3. 通过实验评估算法的鲁棒性、透明性和抵抗JPEG压缩性能，验证算法的可用性和有效性。
五、进度安排1. 第一周：研究混沌与置乱加密技术原理，并进行算法设计。
2. 第二周：研究DCT域图像处理技术，并进行算法设计。
3. 第三周：实现算法，并进行算法的调试与优化。
4. 第四周：进行仿真实验，并分析实验结果。
5. 第五周：撰写论文并进行定稿。
第３７卷 、，ｏｌ－３７ 第２０期 Ｎｏ．２Ｏ 计算机工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１１年ｌ０月
Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１ １
・安全技术・ 文章缩号：１ｏｏｏ一＿３４２８（２０１１）２ｏ＿一０ｌ０ 文献标识码ｔ Ａ 中圈分类号。ＴＰ３９１ 基于混沌加密的彩色图像盲数字水印算法 石红芹 ，吕方亮 ，刘遵雄“ （华东交通大学ａ．软件学院；ｂ．信息工程学院，南昌３３００１３） 摘要：针对单一混沌加密算法安全性较差的问题，提出一种基于扰动的二维混沌加密算法，利用二维Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射和ｍ一序列扰动作为 混沌发生器，用于加密水印图像。将彩色载体图像绿色分量进行３级小波变换，提取其低频部分作为嵌入区域。将加密后的水印嵌入绿色 分量的低频部分。实验结果表明，该算法计算速度较快，可以抵抗ＪＰＥＧ压缩、噪声、滤波等攻击，具有较好的数字水印特性。 关健词：小波变换；混沌加密；盲数字水印；质量因子；图像置乱
Ｂｌｉｎｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｃｏｌｏｒ Ｉｍａｇｅｓ Ｂａｓｅｄ ０ｎ Ｃｈａｏｔｉｃ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ＳＨＩ Ｈｏｎｇ－ｑｉｎａ，ＬＶ Ｆａｎｇ－ｌｉａｎｇａ，ＬＩＵ Ｚｕｎ－ｘｉｏｎｇｂ （ａ．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｂ．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００１３，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ！Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｃｈａｏｓ—ｂａｓｅｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｈｉｌｅ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ ｍａｐｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｏｓ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋ，ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｓ ｄｏｎｅ ｔｏ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｏｆ ＲＧＢ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐａｒｔ ｉｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋ ｉｓ ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｃｈａｏｔｉｃ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎｄ ｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｗａｔｅｒｍａｒｋ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｅｎｃｒｙｐｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｈａｖｅ ｌｅｓｓ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ，Ｃａｎ ｒｅｓｉｓｔ ＪＰＥＧ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｎｏｉｓｅ ａｔｔａｃｋ，ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｇｏｏｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｗａｔｅｒｍａｒｋ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｃｈａｏｔｉｃ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ；ｂｌｉｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｗａｔｅｒｍａｒｋ；ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ；ｉｍａｇｅ ｓｃｒａｍｂｌｅ
ＤＯＩ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１０００—３４２８．２０１１．２０．０３７
１概述 数字水印技术是解决媒体版权保护问题的有效方法。在 灰度图像中嵌入数字水印已经得到了广泛深入的研究…，并 且已经形成了产品。但在实际应用中，彩色图像和视频占主 导地位。在已发表的许多应用小波和混沌技术完成水印嵌入 的文献和算法中，大多是应用小波变换对原始图像进行分解， 用单一混沌序列对水印进行加密完成对水印的预处理。但由 于混沌分析技术的发展，对一维混沌系统的保密性能的攻击 已有所突破，已经出现了针对一维混沌加密的攻击算法 Ｊ， 其安全性难以保障。本文提出一种在彩色图像ＲＧＢ空间中 直接嵌入复合混沌加密水印的新方案。
２复合混沌算法 混沌现象既不是周期性的又不是收敛的，并且对初始值 具有敏感性。本文利用这种特性，将其应用到水印图像的加 密中，提高水印图像的安全性 ｊ。
２．１ Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ混沌映射 选择Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射作为产生混沌序列的映射是因为其 迭代方程简单、易于实现，且具有良好的性能，还具有非常 强的初值敏感性。Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射可表示为： ＋ｌ＝ｃｏｓ（ｋｃｏｓ～ ） 其中，ｋ为Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ映射阶数，当ｋ＞２时具有正的Ｌｙａｐｕｎｏｖ 指数，处于混沌状态。给定一个初值，对映射方程进行．Ⅳ次 迭代，就可产生长度为Ｎ的混沌序列。产生的序列均值 Ｅ ）＝０，概率密度分布函数为ｐ（ ），关于ｘ＝０点呈偶对称。 系统处于混沌状态时，由它产生的序列非周期、非收敛、
对初值十分敏感。阶数ｋ和初始值 决定了序列的不同。对 于混沌映射以初值Ｘ０开始迭代，可得到实值混沌序列ｆ ， ｋ＝０，１，…｝，由单个混沌映射产生的实值序列周期是有限的。 为避免该情况，可将多个混沌映射级联起来，生成周期更长 的混沌序列。 用第１个混沌映射产生长度为Ⅳ 的混沌序列Ｘ ，然后 以 为初始条件用第２个映射产生Ⅳ 个长度为Ⅳ２的序列， 再将Ⅳ１个长度为Ⅳ２的序列连接，从而组成长度ＮＩｘＮ２的二 阶级联混沌序列。级联的次数越高，则混沌系统越复杂，产 生的混沌序列的周期就越长，但相应的算法也越复杂、计算 量增大，且会降低加密运算的速度，因此，本文只采用二阶 级联混沌序列。 由于实际的数字扩频通信系统中采用二值序列作为扩频 序列，因此采用门限化方法对得到的混沌序列进行二值化， 取门限值为０，二值化公式如下： ｓｎ＝｛ ， ∈ ０ ］ｎ、 （２） ｇ“（ ） １—１ ∈卜１，０） （ ）
当需要产生多个序列时，给出一组初值，并代入式（１）中 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１０６５００３）；教育部人文社 会科学研究规划基金资助项目（０９ＹＪＡ６３００３６）；华东交通大学校立 科研基金资助项目（１０ＲＪ０３） 作者简介：石红芹（１９７０－－），女，讲师、硕士，主研方向：网络与信 息安全，数字水印；吕方亮，工程师、硕士；刘遵雄，副教授、 博士 收藕日期：２０１１—０４４）７ Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｈｏｎｇｑｉｎ＠１６３．ｃｏｒｎ １Ｏ６ 计算机工程 ２０１１年１０月２０日 进行迭代计算，生成一定长度的实值序列，再将实值序列按 式（２）进行二值化，可得到二值的混沌扩频序列组。 ２．２ ｍ－序列扰动 在有限精度下，采用扰动系统变量的方式，选取ｍ一序列 对混沌系统施以主动的扰动，使产生的混沌加密序列的周期 更长、复杂度更高 。其基本思想是：运行一个在相应的离 散空间上满足均匀分布的简单随机数发生器，产生一个随机 的小扰动信号，以异或的方式叠加到原有的混沌轨道上去， 避免数字化混沌系统动态特征退化，增加混沌序列的周期和 复杂度。加密原理如图１所示。 图１加密算法原理 将待加密图像，进行像素的位置置乱，找出长度为Ⅳ一ｘＮ２ 复合混沌矩阵ｚ中的最大值坐标（ｉｊ）， ｌ，２，…，Ｎ１，ｊ＝ｌ，２，…， 。令，’（１，ｋ）＝ｌ（ｉｊ），／＝１ ２一，Ｎ１；ｋ＝ｌ ２．－，Ｎ２。同理，找出ｚ 中的第２个最大值坐标并重复上述步骤，由于经过混沌变换 后，加密图像的像素位置关系由原始图像的顺序排列变为混 沌排列，因此得到一级位置置乱图像，’。 将二维混沌矩阵ｚ与一级位置置乱图像，’的各个像素值 依次进行按位异或，生成二级转化后的最终加密图像，”。产 生的二值混沌序列经测试符合伪随机序列测试要求，即满足 长周期性、０一Ｉ平衡性、无相关性等。 解密算法与加密算法类似，是加密的对称逆过程。首先 由初始密钥生成二维混沌矩阵ｚ，然后由加密图像进行一级 灰度转化得到中间密图，再由中间密图通过二级位置反置乱 即可恢复原始图像。 ３彩色图像盲水印算法 ３．１ 图像的小波分解 离散整数小波分解就是把数字图像在不同尺度的频率上 进行分解和重构。在小波变换域中，在高频部分嵌入水印， 人眼不易察觉，但在经过图像处理或攻击后容易丢失，其稳 定性差；而低频部分集中了图像的大部分能量，由人类视觉 模型的亮度遮蔽效应可知，背景亮度越大，嵌入信号的临界 可见误差就越高，即低频逼近子图具有较大的感觉容量，只 要迭加的水印信号低于可见误差值，视觉系统就无法感觉到 信号的存在，因而本文选择在低频系数嵌入鲁棒性水印 】。 ３．２水印的嵌入与提取 具体的嵌入过程描述如下： （１）嵌入位置选取。绿色分量嵌入水印能有效抵抗ＪＰＥＧ 有损压缩。将彩色载体图像（ＲＧＢ）的绿色分量进行３级小波 分解，随着分解层数的增大，可嵌入的水印信息将相对减少。 根据小波分解后不同频率系数的特点，将鲁棒性水印嵌入图 像３级小波分解后的绿色分量的低频部分。 （２）提取彩色载体图像绿色分量进行３级小波分解后低频 部分的水平、垂直和对角线细节系数，求其绝对和的平均值， 见下式，设加载系数的行数和列数均为Ｍ，所有系数的个数 为Ⅳ。
Ｅｈ：∑∑ｌｄ （ ，Ｊ）ｌ／Ｎ（ｉ， ）
Ｅｖ＝ （ｆ，Ｊ）ｌ／Ｎ（ｉ， ） ：等等ｌ ｆ ｉＥ ｎ （３）ｄ＝∑∑ｌｄ （ｆ，Ｊ）ｌ／Ｎ（ｉ， ） ＬｊＪ 其中， 、 和 分别为水平、垂直和对角线方向的系数绝 对和的平均值。水印的嵌入规则为： 】ｑ－Ｅｈ／４ ｄ （ ，』）＜４Ｅｈ，Ｗ（ｉ， ）＝０ ｄ“（ ， ）＝｛＋７Ｅｈ／４ ｄ （ ， ）＜４Ｅｈ，Ｗ（ｉ， ）＝１ ｌ ｄ （ ，』）ｄ （ ，』）≥４
Ｉ＋Ｅｖ／４ ｄ （ ， ）＜４Ｅｖ，Ｗ（ｉ，』）＝０ ｄ （ｆ， ）＝｛＋７Ｅｖ／４ ｄ （ ， ）＜４Ｅｖ，Ｗ（ｉ， ）＝１ Ｉｄ （ｆ， ）ｄ （ｆ， ）≥４Ｅｖ
Ｊ± ／４ ｄ （ ，，）＜４ ，ｗ（ｉ， ）＝０ ｄ （ｆ， ）＝｛±７ ／４ ｄ （ ，Ｊ）＜４Ｅｄ，ｗ（ｉ，Ｊ）＝１ （４） ｌｄ （ ， ）ｄ （ ， ）≥４ 其中， √）为加密后的水印图像数据。将修改后的小波系数 进行组合，与未作改变的其他系数一起进行小波反变换，即 可得到加入鲁棒水印的绿色通道图像。 （３）水印嵌入完成后，将矩阵存储为ＲＧＢ色彩空间图像。 水印提取是水印嵌入的逆过程，具体提取过程如下： 先提取含水印彩色载体图像的绿色分量进行３级小波变 换，计算低频部分水平、垂直和对角线细节系数的绝对和的 平均值，如式（４）所示。对３种细节系数分别提取水印的水平、 垂直和对角线细节水印，见式（５）：
