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基于混沌集的图像加密算法

李付鹏 刘敬彪 王光义 王康泰

李付鹏, 刘敬彪, 王光义, 王康泰. 基于混沌集的图像加密算法[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(4): 981-987. doi: 10.11999/JEIT190344
引用本文: 李付鹏, 刘敬彪, 王光义, 王康泰. 基于混沌集的图像加密算法[J]. 电子与信息学报, 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

基于混沌集的图像加密算法

doi: 10.11999/JEIT190344
基金项目: 国家自然科学基金(61771176, 61801154)
详细信息
    作者简介:

    李付鹏:男,1986年生,博士生,研究方向为忆阻器振荡电路、混沌密码理论及应用

    刘敬彪:男,1964年生,教授,研究方向为海洋探测、海底视频监控、电能与数据信息混合传输

    王光义:男,1957年生,教授,研究方向为新型纳米记忆器件理论及应用,混沌密码、信息加密与保密通信

    王康泰:男,1980年生,讲师,研究方向为智能信息处理,智能优化算法

    通讯作者:

    刘敬彪 ab@hdu.edu.cn

  • 中图分类号: TP309.7

An Image Encryption Algorithm Based on Chaos Set

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

    该文提出一种基于包含离散混沌系统、连续混沌系统的混沌系统集的混沌加密算法,该加密算法可以根据加密强度需求选择不同的混沌系统组合,利用图像像素的像素均值及像素坐标值为参数控制混沌密钥产生,增强混沌密钥与明文数据之间的联系。在加密基础上,将密文按位切割成3个数据后伪装隐藏在一个处理后的公开图像内,改变了密文外观特性。通过对加密后的图像进行图像直方图分析、相邻像素相关性分析及图像信息熵分析,表明该加密算法有效,在图像保密传输中具有应用潜力。

  • 图  1  加密算法流程图

    图  2  密文像素切割方式

    图  3  图像加解密效果图及直方图

    图  4  公开图像及其隐含密文后效果图

    图  5  Lina原图与混沌加密图像素相关性比较

    表  1  数据隐藏方式

    扩展图像像素值携带密文图像像素值
    ${{{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$
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    表  2  图像行列值控制选取混沌加密系统按行列产生密钥

    ${\rm{mod}}\left( {i,8} \right){\simfont\text{或}}{\rm{mod}}\left( {j,8} \right)$ 1 2 3 4 5 6 7 0
    选定的混沌系统 Logistic Bernoulli Tent Hénon Chen Lorenz Bao
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    表  3  图像相关系数分析

    相关系数 Lina图明文 Lina图密文 Lina图密文[7] Lina图密文[20] 扩展图像 携密图像
    水平方向 0.9719 –0.0055 0.0020 –0.0142 0.9333 0.9296
    竖直方向 0.9850 –0.0038 –0.0008 –0.0074 0.8799 0.8782
    对角方向 0.9593 0.0028 –0.0058 –0.0183 0.8383 0.8348
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-16
  • 修回日期:  2019-08-20
  • 网络出版日期:  2019-09-29
  • 刊出日期:  2020-06-04

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