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基于混沌集的圖像加密算法

李付鵬 劉敬彪 王光義 王康泰

李付鵬, 劉敬彪, 王光義, 王康泰. 基于混沌集的圖像加密算法[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2020, 42(4): 981-987. doi: 10.11999/JEIT190344
引用本文: 李付鵬, 劉敬彪, 王光義, 王康泰. 基于混沌集的圖像加密算法[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2020, 42(4): 981-987. doi: 10.11999/JEIT190344
Fupeng LI, Jingbiao LIU, Guangyi WANG, Kangtai WANG. An Image Encryption Algorithm Based on Chaos Set[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(4): 981-987. doi: 10.11999/JEIT190344
Citation: Fupeng LI, Jingbiao LIU, Guangyi WANG, Kangtai WANG. An Image Encryption Algorithm Based on Chaos Set[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(4): 981-987. doi: 10.11999/JEIT190344

基于混沌集的圖像加密算法

doi: 10.11999/JEIT190344
基金項(xiàng)目: 國(guó)家自然科學(xué)基金(61771176, 61801154)
詳細(xì)信息
    作者簡(jiǎn)介:

    李付鵬:男,1986年生,博士生,研究方向?yàn)閼涀杵髡袷庪娐?、混沌密碼理論及應(yīng)用

    劉敬彪:男,1964年生,教授,研究方向?yàn)楹Q筇綔y(cè)、海底視頻監(jiān)控、電能與數(shù)據(jù)信息混合傳輸

    王光義:男,1957年生,教授,研究方向?yàn)樾滦图{米記憶器件理論及應(yīng)用,混沌密碼、信息加密與保密通信

    王康泰:男,1980年生,講師,研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚?,智能?yōu)化算法

    通訊作者:

    劉敬彪 ab@hdu.edu.cn

  • 中圖分類(lèi)號(hào): TP309.7

An Image Encryption Algorithm Based on Chaos Set

Funds: The National Natural Science Foundation of China(61771176, 61801154)
  • 摘要:

    該文提出一種基于包含離散混沌系統(tǒng)、連續(xù)混沌系統(tǒng)的混沌系統(tǒng)集的混沌加密算法,該加密算法可以根據(jù)加密強(qiáng)度需求選擇不同的混沌系統(tǒng)組合,利用圖像像素的像素均值及像素坐標(biāo)值為參數(shù)控制混沌密鑰產(chǎn)生,增強(qiáng)混沌密鑰與明文數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。在加密基礎(chǔ)上,將密文按位切割成3個(gè)數(shù)據(jù)后偽裝隱藏在一個(gè)處理后的公開(kāi)圖像內(nèi),改變了密文外觀特性。通過(guò)對(duì)加密后的圖像進(jìn)行圖像直方圖分析、相鄰像素相關(guān)性分析及圖像信息熵分析,表明該加密算法有效,在圖像保密傳輸中具有應(yīng)用潛力。

  • 圖  1  加密算法流程圖

    圖  2  密文像素切割方式

    圖  3  圖像加解密效果圖及直方圖

    圖  4  公開(kāi)圖像及其隱含密文后效果圖

    圖  5  Lina原圖與混沌加密圖像素相關(guān)性比較

    表  1  數(shù)據(jù)隱藏方式

    擴(kuò)展圖像像素值攜帶密文圖像像素值
    ${{{Q}}_{2{{i - 1,}}2{{j - 1}}}}$${{{Q}}_{2{{i - }}1, 2{{j - }}1}}$
    ${{{Q}}_{2{{i - }}1, 2{{j}}}}$${Q_{2i - 1,2j}} + P_{1\;i,j}^2$
    ${{{Q}}_{2{{i,}}2{{j - }}1}}$${Q_{2i,2j - 1}} + P_{3\;i,j}^2$
    ${{{Q}}_{2{{i,}}2{{j}}}}$${Q_{2i - 1,2j}} + P_{2\;i,j}^2$
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  圖像行列值控制選取混沌加密系統(tǒng)按行列產(chǎn)生密鑰

    ${\rm{mod}}\left( {i,8} \right){\simfont\text{或}}{\rm{mod}}\left( {j,8} \right)$ 1 2 3 4 5 6 7 0
    選定的混沌系統(tǒng) Logistic Bernoulli Tent Hénon Chen Lorenz Bao
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  圖像相關(guān)系數(shù)分析

    相關(guān)系數(shù) Lina圖明文 Lina圖密文 Lina圖密文[7] Lina圖密文[20] 擴(kuò)展圖像 攜密圖像
    水平方向 0.9719 –0.0055 0.0020 –0.0142 0.9333 0.9296
    豎直方向 0.9850 –0.0038 –0.0008 –0.0074 0.8799 0.8782
    對(duì)角方向 0.9593 0.0028 –0.0058 –0.0183 0.8383 0.8348
    下載: 導(dǎo)出CSV
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    陳艷浩, 劉中艷, 周麗宴. 基于差異混合掩碼與混沌Gyrator變換的光學(xué)圖像加密算法[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2019, 41(4): 888–895. doi: 10.11999/JEIT180456

    CHEN Yanhao, LIU Zhongyan, and ZHOU Liyan. Optical image encryption algorithm based on differential mixed mask and chaotic Gyrator transform[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2019, 41(4): 888–895. doi: 10.11999/JEIT180456
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  • 加載中
圖(5) / 表(3)
計(jì)量
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出版歷程
  • 收稿日期:  2019-05-16
  • 修回日期:  2019-08-20
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2019-09-29
  • 刊出日期:  2020-06-04

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