基于混沌序列的数字彩色图像加密算法

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彩色数字图像的混沌加密算法

沌状态。由￣：ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌映射随机性能良好，表达简
对图１所示的彩色图像（２５０￣１８８）的三基色的系数矩
单，因此很多图像加密算法都是基于ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射的。
阵进行置乱，假设（、（）分别为置乱前和置乱后
，
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：）由式（１）分别产生６个ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌序列，另用初图像加密算法，并通过仿真分析表明，该算法具有良始值。）由式（１）产生一个ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌序列。好的加密性能。（２）６个混沌序列中，每两个混沌序列组成一组分别
新技ｏｌｏｇｙ
彩色数字图像的混沌加密算法
杜翠霞张定会（１．上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海２０００９３
２．上海现代光学系统重点实验室上海２０００９３）
摘
要：提出了一种基于混沌系统的彩色图像加密算法，利用ｌｏ舀ｓｔｉｃ混沌映射生成混沌序列，分别对彩色
Ｘｎ＋ｌ＝ｇｘ（１ — ），ｎＮ ∈ ，ｘ ∈（，０１）
ｏ
（１）
３．９８３５８２６３５５３４７４５，、、：、：、：、分别为
０．１９８７３４５６７８７４２４５、０．３７８６５１０９２３７５４３２、０．５５９０３４ｌ８５４２３８５４、０．７３８００１２４９６３７２９６、Ｏ．９１７４６３６７４９００７２４、０．８３６７８５０１２７４３８７５。

基于时空混沌序列的数字图像加密方法

第33卷增刊2003年9月　东南大学学报(自然科学版)JOURNA L OF S OUTHE AST UNIVERSITY (Natural Science Edition )　V ol 133Sup.Sept.2003 基于时空混沌序列的数字图像加密方法房　建蒋国平(南京邮电学院电子工程系,南京210003)摘要:研究时空混沌的单向耦合映象格子模型,由该模型产生时空混沌序列并结合数字图像的特点及图像压缩技术,实现对数字图像的加密和解密,实验结果表明,该方案保密性好、实用性强.同时,分析了该时空混沌数字图像加密方法应用于多媒体视频通讯的前景.关键词:时空混沌;单向耦合映象格子;图像加密中图分类号:O545;T N 918 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2003)增刊20078204Spatiotemporal chaos based digital im age encryption schemeFang Jian Jiang G uoping(E lectronic Engineering Department ,Nanjing University of P osts &T elecommunications ,Nanjing 210003,China )Abstract :　In this paper ,one 2way coupled map lattice (OC OM L )m odel of spatio 2tem poral chaos is inves 2tigated.C ombining with unique characters of digital and image com pression alg orithm ,spatio 2tem poral cha 2otic sequence realizes encryption and decryption of a digital image.The result of experiment shows that this method has g ood encrypting effect and practicability.In addition ,the prospective of spatio 2tem poral chaos based multi 2media communication is discussed in the final part.K ey w ords :　spatiotem poral chaos ;OC OM L ;image encryption　收稿日期:2003206228.　作者简介:房　建(1980-),男,硕士生,starry f @ ;蒋国平(联系人),副教授,硕士生导师.　基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(BK 2001122).混沌是非线性动力学系统中的一种由确定性系统产生的伪随机行为.混沌信号具有互不相关、有界、对初值极端敏感等特点.目前,将低维混沌应用于保密通信中已经取得非常多的成果[1].文献[2]提出一种将离散时间动态系统Logistic 产生的混沌序列应用于彩色图像的加密和解密,取得了比周期序列更优的加密效果.对低维混沌的加密方案,目前已经有了一些攻击方法[3,4]可以将其破解.由于高维混沌信号(如超混沌信号)具有更高的随机性,由此设计的保密通信系统可期望获得更高的保密性,因此,研究高维混沌保密通信方法已成为新的研究热点.时空混沌在时间方向和空间方向上都具有混沌行为.它不仅具有初始条件敏感性,而且具有边界条件敏感性.特别是时空混沌的耦合映象格子模型提出后,它在保密通信中获得了更多的重视与研究[3～7].目前,时空混沌应用主要集中在扩频通信和保密通信中,文献[6]利用耦合映象格子时空混沌模型产生时空混沌扩频序列,并验证了产生出的序列扩频特性性能良好,可以应用于扩频通信系统.文献[5]提出了利用时空混沌同步技术将时空混沌扩频序列应用于C DMA 通信的方案,并运用硬件实现了该方案.文献[3,8]提出了利用时空混沌同步产生密钥应用于网络实时语音通信的方案,取得了好的加密效果.文献[7]运用混沌调制方法,研究了基于时空混沌同步的数字图像保密通信方案.这些应用方案表明时空混沌在现代通信中具有良好的应用前景.本文基于时空混沌序列,将混沌耦合映象格子看作图像基本单元,提出一种易于使用的时空混沌数字图像加密和解密方案,基本思路是发送端基于数字图像信息产生时空混沌序列,并用它加密压缩图像;在接收端产生同样的时空混沌序列,恢复出原始图像.本文最后分析其应用于网络视频保密通信的前景.1　时空混沌单向耦合映象格子模型及其统计特性耦合映象格子(C M L )模型[1～13]自提出后,由于其数字实验的高效率[6],在时空混沌研究工作中倍受青睐.随后,单向耦合映射格子(OC OM L )模型被提出并被应用于保密通信中[3,8].单向耦合映象格子模型为 x n +1(i )=(1-ε)f (x n (i ))+12ε{f [x n (i -1)]}(1)式中,n 为离散时间坐标;i 为离散空间坐标,i =1,2,…,L (L 为OCOM L 的长度);ε为耦合系数,且满足0<ε<1.非线性函数为 f (x )=4x (1-x )(2)图1　OCOM L 系统的时空混沌图当系统满足一定的初始条件后,就会呈现如图1所示的混沌行为(ε=018).从图中可以发现,序列x n (i )在时间上互不相关,若|j -i |≥2,序列x n (i )与x n (j )也互不相关.由于时空混沌序列{x n (l 0+i ),i =1,2,…,J }在计算机的精度内是混沌的,而且非周期,互不相关,故由时空混沌序列产生的密钥序列在一个很大的密钥空间上等概率分布,本文将其作为数字图像的加密密钥序列.2　利用时空混沌序列对数字图像加密和解密图2　原图像文献[2]证明了利用离散时间动态系统Logistic 产生的混沌序列应用于图像加密和解密的效果非常好,但低维混沌可以通过误差最小方法或神经网络进行重构,从而找到破解的方法.由上节可知,将时空混沌序列应用于数字图像的加密和解密会取得很好的效果,同时考虑数字图像的压缩以利于数字图像的存储和传输.将时空混沌耦合格子看作数字图像中的基本单元,结合图像压缩算法,通过一定的映射关系利用时空混沌序列对图像进行压缩和加密.加密后的图像的统计特征类似于时空混沌的统计特性.由于时空混沌序列是高维的伪随机序列,加密后的图像更难破译.具体设计方案如下:图3　时空混沌系统图像加密模型首先,获取数字图像的文件信息(见图2).根据图像的像素行数(line )及每行的像素数(pixel )以2n ×2n 块(n 越大,恢复的图像质量越差)为基本单位将图像划分为若干个单元,按单元的数量产生时空混沌序列,对图像的每个单元取样并进行相应的加密变换.加密模型如图3所示.程序运行结果显示,加密后的图像(见图4)分布均匀,取图4　时空混沌序列加密后的图像得完全置乱的效果.加密变换循环迭代过程如下: key (l ,c )=INT[x (i ,n )×109](3) p key (l ,c )=(UINT 243)key (l ,c )(4) p data (l ,c )^=p key (l ,c )(5)式中,l 为压缩单元所在的行数;c 为压缩单元所在的列数;x (i ,n )为空间坐标为i ,时间坐标为n 的时空混沌信号的数值;p key (l ,c )为有对应时空混沌信号产生的加密序列;p data (l ,c )为表示该像素的数据.式(3)、(4)对双精度型的时空混沌数值进行一定的处理(扩大109倍取整,然后97增刊房　建等:基于时空混沌序列的数字图像加密方法提取32bit 序列中的24bit ),将其作为加密密钥序列.式(5)用对应的数字图像数据与密钥序列进行逐位异或运算生成密文.图5　时空混沌系统解密模型加密变换速度比传统的图像加密快.因为它不涉及到符号矩阵和置换矩阵的生成,时空混沌序列本身就具有了非常好的伪随机性和高复杂性.加密后的图像置乱效果好,其随机性类似于时空混沌序列的随机性.利用同样初始条件和参数的OCOM L 系统产生的时空混沌序列可对加密图像(图4)进行解密,解密模型如图6　时空混沌序列解密后的图像图5所示.结果显示,解密后的图像(图6)同原图像完全一样.同时,本文给出了利用低维混沌Logistic 映射产生的混沌序列作为密钥流对原始图像(见图2)进行加密,加密后的图像(见图7).通过比较,发现时空混沌序列加密的图像对原始图像的掩盖效果优于低维混沌序列加密的效果.解密变换为加密变换的逆过程.在算法上,这2个变换是对称的.本文利用同样的参数及初始值驱动加密端时空混沌系统,因此,可保证解密密钥序列与加密密钥序列对应一致. d ekey (l ,c )=(UINT 243)key (l ,c )(6) d edata (l ,c )^=d ekey (l ,c )(7)图7　低维混沌序列加密后的图像式中,d ekey (l ,c )为对应时空混沌信号产生的解密序列;d edata (l ,c )为表示加密图像的数据.式(6)对双精度型的时空混沌数值进行一定的处理(扩大109倍取整,然后提取32bit 序列中的24bit ),将其作为解密密钥序列.式(7)用对应的密文数据与密钥序列进行逐位异或运算还原原始图像.3　结论及展望本文提出了一种利用时空混沌OC OM L 系统加密图像的方案,并利用软件实现了数字压缩图像的加密和解密.由OC OM L 系统产生的密钥互不相关,并且在一个大的密钥集合中均匀分布,其保密性能比低维混沌或周期序列解密好.目前,多媒体视频图像通信应用非常广泛,如视频电话会议、远程医疗等.同时,视频图像的保密程度也越来越受到关注.本文提出的加密图像方案结合OC OM L 系统的同步技术即可实现网络实时多媒体视频密码通信,在多媒体视频通信中具有良好的应用前景.系统每传输一个驱动信号样本,可同时传输多个加密图像帧,传输效率可满足视频实时传输的要求.参考文献(R eferences )[1]方锦清,赵　耿.混沌保密通信研究的最新进展[A].CS NCS 论文集[C],深圳,2002.3347.Fang Jinqing ,Zhao G eng.The latest research in chaotic secure communication [A ].In :Proceedings 2002CSNCS [C ].Shenzhen ,2002.3347.(in Chinese )[2]唐秋玲,覃团发,陈光旨.混沌图像加密[J ].广西大学学报(自然科学版),1999,24(1):6164.T ang Qiuling ,Qin Tuan fa ,Chen G uangzhi.Chaotic image encryption[J ].Journal o f Guangxi Univer sity (Natural Science Edition ),1999,24(1):6164.(in Chinese )[3]Wang Shihong ,K uang Jinyu ,Li Jinghua ,et al.Chaos 2based communications in a large community[J ].Phys Rev ,2002,66(6):1 4.[4]倪皖荪,华一满.混沌通讯[J ].物理学进展,1996,16(3,4):645655.Ni Wansun ,Hua Y iman.Chaotic communication[J ].Progress in Physics ,1996,16(3,4):645655.(in Chinese )[5]Wang Hai ,Hu Jiandong.C oupled 2map spatiotem poral chaos synchronization and application [A ].In :CDMA ICICS [C].S ingapore ,1997,6973.08东南大学学报(自然科学版)第33卷[6]唐秋玲,姚海涛,覃团发.采用时空混沌耦合映象格子产生混沌扩频序列[J ].广西大学学报(自然科学版),2002,27(1):8790.T ang Qiuling ,Y ao Haitao ,Qin Tuan fa.Produce chaos spread spectrum sequences by coupled map lattice[J ].Journal o f Guangxi Uni 2ver sity (Natural Science Edition ),2002,27(1):8790.(in Chinese )[7]张学义,林海英,李殿璞,等.基于时空混沌同步的数字图像保密通信[J ].通信学报,2002,23(9):6973.Zhang Xueyi ,Lin Haiying ,Li Dianpu ,et al.Secure communication of digital image based on synchro 2nication of spatio 2tem poral chaos[J ].Journal o f China Institute o f Communications ,2002,23(9):6973.(in Chinese )[8]匡锦瑜,邓　昆,黄荣怀.利用时空混沌同步进行数字加密通信[J ].物理学报,2001,50(10):18061856.K uang Jingyu ,Deng K un ,Huang R onghai.An encryption approach to digital communication by using spatio 2tem poral chaos synchroniza 2tion[J ].Acta Physica Sinica ,2001,50(10):18061856..(in Chinese )[9]K aneko K.Period doubling of kink antikink patterns [J ].Pro Theor Phys 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彩色图像混沌加密算法

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。

基于混沌系统的彩色图像加密算法

空间大、对初值敏感及随机性好等特点，把混沌系统应用于图像加密已成为目前研究的热点。其中，Lorenz系统是最为经典的混沌系统，得到广泛的应用和推广。但是同时有大量理论研究证明了低维混沌系统产生的伪随机序列存在安全性缺陷，因此提出了一些改进的混沌系统对图像加密可以对图像像素直接进行置乱扩散，也可以对图像像素的RGB三分量进行加密,47。
摘要：为提高图像加密算法的安全性，提出一种将改进的Lorenz混沌系统应用到彩色图像的加密方案，同时考虑RGB 三分量之间的相互关联。提取彩色图像的rgb三分量并分块，将混沌系统产生的伪随机序列转换为明文相关的密m序列和动态置乱序列，明文发生微小改变密胡流序列也会完全不同；对R分量实现块置乱和像素点逐一置乱，对G& B分量分别进行迭代扩散；对已加密的三分量进行前向和后向扩散。仿真和安全性分析结果表明，该算法具有可行性、较高的安全性和密钥敏感性。关键词：混沌系统；图像加密；RGB三分量；置乱扩散；前向后向扩散中图法分类号：TP309. 7 文献标识号：A 文章编号：1000-7024 （（019） 07-1816-07 doi： 10. 16208/j. issnl000-7024. 2019. 07. 003
Abstract： To improve the security of image encryption algorithm, the improved Lorenz chaotic system was applied to the encrypionschemeofcolorimage&andOhecorrelaionamongOheRGBOhreecomponenOswasalsoesOablished.TheRGBOhreecomponenOs of color image were exOracOed and par i ioned.The pseudo-random sequences generaOedOhroughOhe chao ic sysOem were converOed inOo plainOex-relaOedkey sequences and dynamic scrambling sequences.If a iny change happens in plainOexO&key sOreamsequencewilbecompleOelydiferenO.ThedynamicscramblingsequenceswereusedinOheblockscramblingandOhepixel poinOvaluedisorderofOheRcomponenOs.TheplainOex-relaOedkeysequenceswererespecivelyusedinOheieraivedifusionof OheG&BcomponenO.TheOhreeencrypOedcomponenOsweredisOribuOedbyforwardandbackwarddifusion.Throughsimulaion andsecuriyanalysis&OheresulsverifyOheviabiliyofOhealgorihm&whichshowsishighkeysensiiviyandsecuriy. Keywords：chaoicsysOem#imageencrypion#RGBcomponenO#scramblinganddifusion#forward-backwarddifusion

基于混沌的数字图像加密算法的研究

t(10)
t(9)
t(2)
t(0)
t(4)
t(3)
t(12)
t(7)
t(8)
t(6)
最后将向量t(i)恢复成图像矩阵，得到加密后的图像。
仿真实验结果及分析
1. 密钥敏感性分析
原始图像
加密图像 x0=0.74356，y0=0.39284
解密图像 x0=0.74357，y0=0.39283
解密图像 x0=0.74356，y0=0.39283
原始图像k3加密图像k20加密图像灰度直方图一基于logistic映射的混沌图像加密算法加密流程图时logistic映射处于混沌状态原始图像加密后图像混沌序列像素值置乱算法像素位置置乱算法logistic映射混沌序列具有遍历性对初值具有敏感性混沌序列具有随机性将原始图像进行分割平均分割为16块正方形小图像所以每块小图像中有n4n4个像l10l11l12l13l14l15103n41l10l11l12l13l14l15103n41k10k11k12k13k14k15103n41x15x14置换函数第一步像素值置乱像素值置乱之前的序列像素值置乱之后的序列按照置换地址矩阵t将k向量中元素进行相应的位置置换k10k11k12k13k14k15y10y11y12y13y14y15y10y11y12y13y14y15t10t11t12t13t14t15第二步像素位置置乱用冒泡法将这16个实值按照从大到小顺序进行排序由yj在y1j中的位置得到置换地址矩阵ti排序之后的像素序列排序之前的像素序列最后将向量ti恢复成图像矩阵得到加密后的图像
加入椒盐噪声的图像
加入高斯噪声的图像
解密图像
解密图像
二、基于二维混沌映射的图像加密算法算法的原理
图像增补算法的原理

基于混沌序列的通用数字图像加密算法

基于混沌序列的通用数字图像加密算法沌序列，然后根据子密钥及图像类型将其转换为无符号整数序列，最后再依次与对应的像素值进行异或运算以实现置换加用评价指标对加密效果与安全性进行分析。

理论分析与实验结果表明，该算法密钥空间大，具有良好的加密效果、安全统计特性，且抗干忧能力较强。

键词 :数字图像加密 ;像素置换 ;混沌序列 ;Logistic 映射Universal Digital Image Encryption Algorithm Base on Chaotic SequenceLU Shou-dong(School of Information and Statisticsof， FiGuangxinanceandUniversity Economics ，Nanning,Guangxi 530003，China ) stract: In order to protect digital aimage's universal digitalinformation, image encryption algorithm based on is chaoticpropo sequencetly, according tokey the and the size of image, a chaoticis generated. sequence Then, according to the sub-key and the type of im chaotic sequenceis converted to an unsigned integer sequence. Lastly, pixelwill permutation be realizedby usencryptioning theXOR opera ween the unsigned integer sequence and each turn.corresponding The effect piofxel encryption value inis and al s osecurity analyzed by u evaluation index. Theoretical analysis and experimental results show that the algorithm has aeff large space of key, a good encryptionrity and statistical characteristics,a strong anti -anoisebility.words: digital image encryption; pixel permutation; sequenc; Logistice chaoticmapping引言可改变图像的直方图，因此安全性更好。

基于混沌序列置乱与扩散变换的彩色数字图像加密算法

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。

基于超混沌系统的彩色图像加密新算法

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ＨｅｎｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｃｈｉｎａ）
ｃｈａｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｋｅｙｓｐａｃｅｉｓｓｍａｌｌａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｓｎｏｔｈｉｇｈｅｎｏｕｇｈ，ｔｈｕｓｔｈｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ；Ａｉｍｉｎｇａｔｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｌｇｏｉｒｔｈｍｓｍｏｓｔｌｙａｄｏｐｔａｌｏｗｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
Ｎｏｖｅｌｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｂａｓｅｄｏｎｈｙｐｅｒｃｈａｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍｓ
ＣＨＡＩＸｉｕ－ｌｉ，ＬＩＷｅｉ，ＳＨＩＣｈｕｎ－ｘｉａｏ，ＺＨＡＯＸｉｎ
ｔｈｅＲＧＢｔｈｒｅｅｂａｓｉｃｃｏｌｏｒｓｆｒｏｍｔｈｅｏｉｇｒｉｎａｌｃｏｌｏｒｉｍａｇｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｓｃｒａｍｂｌｅｐｉｘｅｌｓｐｏｓｉｔｉｏｎｕｓｉｎｇＬｏｒｅｎｚｃｈａｏｔｉｃ

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中分号Ｔ３．图类：Ｐ０６１
基于混沌序列的数字彩色图像加密算法
何松林
（昆明学院物理科学与技术系，昆明６０１）５２４
摘
要：提出用Ｌｇｓｃｏｉｉ混沌序列产生多个加密矩阵与基色矩阵进行多次异或的方法，ｔ对彩色图像的ＲＢ分量进行随机化处理，Ｇ使加密后
ｅａｇｄｂｓｎｌｐｅｓｔｆａａｔｒｏｅｂａｃｎｎｔｌａｕｓｔｅｅｃｙｔｏｅ．ｅｅｐｒｍｅｔｏｆｒｉａｉｉｙｎｌｒｅｙｕｉｇｍｕｔｌｅｓｏｒｍｅｅｆｔｒｎｈａｄｉｉｉｌｅａｈｎｒｐｉｎｋｙＴｈｘｅｉｎｓｃｎｉｉｐｈａｖｍｔｖｌｔ．ｓｄ
ｒｎｏｌｎｄｅｃｙｔｄｉｇｅｏａｄｍｙａｎｒｐｅｍａｅｂｃｍｅｓｍｏｅｕｉｏｍＢｅａｓｈｈｏｉｅｕｎｅｒｘｒｍｅｙｓｎｉｖｅｔｈａａｔｒｎｈｎｔａｒｎｆｒｃｕｅｔｅｃａｔｃｓｑｅｃｓａｅｅｔｅｌｅｓｔｏｔｅｐｒｍｅｅｓａｄｔｅｉｉｌｉｉｖｌｅ，ｖｎｉｅｅｃｙｔｏｌｏｉｈｉｐｎＷｉｈｕｉｈｔｅ，ｈｓｆｌｉｆｒｔｎｃｎｎｔｂｏ．ｅｅｃｙｔｎｋｙｌｎｔｓｅｅｔｖｌａｕｓｅｅｆｔｎｒｐｉｎａｇｒｔｍｓｏｅ．ｔｏｔｈｅｒｇｙｔｅｕｅｕｎｏｍａｉａｏｅｇｔＴｈｎｒｐｉｅｅｇｈｉｆｃｉｅｙｈｔｋｏｏ
１概述
随着网络通信技术的发展，多媒体通信已经成为人们进
交替变化，出现周期４轨道；随着／的进一步增大，会出现．ｚ
周期８、周期ｌ６等状态；当 ≥ ＝３５．７后，Ｘ将由有限的周期２状态变到周期无限（ｏ）ｎｏ的混沌状态，这是一种永不落入定态的涨落，轨迹点永不重复、永不进入任何周期状态，表现出明显的随机性。当３７≤ ≤４时，Ｌｇｓｃ序．５ｏｉｉｔ
行信息交流的重要手段。网络带宽的不断增加，使图像数据
的传输和应用更加广泛和方便。在此条件下，图像信息的保护变得Ｅ益重要，产生了多种图像加密技术。由于混沌现象ｔ对初始值的极端敏感性及类似随机的特征，使得基于混沌理论的加密技术成为图像加密技术研究的热点－。５本文通过采１
ｗｉｏｉｉｈｏｉｓｑｅｃｓｏｅｌｓｅＯＲＸＯＲｃｌｒｔｘｓｎｍｅｈ，ｎｏｏｅｔｏｅｃｌｒｍａｅｃｎｂｅｔｔＬｇｓｃｃａｔｅｕｎｅＸｃｕｉ（ｈｔｃｔｖ）ｏｏｒｅｍａｉｍａｙｔｓＴｅＲＧａｄＢｃｍｐｎｎｓｆｈｏｏｇａｅｔａｅｉｔｉｒｄ
第３７卷第１期０
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２１年５月０１
Ｍａ２１ｙ０１
ＮＯ１．０
ＣｏｐｕｅｇｎｅｒｎｇｍｔｒＥｎｉｅｉ
安全技术・
文编：０ —３８０）—０４ｌ文标码：章号１ｏ４（１１－１一ｏ－２２１０１＿３献识Ａ
ＥｎｃｙｐｔｏＡｌｏｉｈｍｏｇｔｌＣｏｏｍａｇｒｉｎｇｒｔｆｒＤｉｉａｌｒＩｅ
ＢａｅｎＣｈｏｉｅｕｎｅｓｄ０ａｔｃＳｑｅｃｓ
ＨＥｏｇｌＳｎ－ｉｎ
（ｐｒｎｆｈｓｓｃｅｃｎｅｈｏｏｙＫｕｍｉｇＵｎｖｒｔ，ｎｎ５２，ｈｎ）Ｄｅａｔｔｙｉｉｎｅａｄｃｎｌｇ，ｎｎｉｅｓｙＫｕｍｉｇ６０ＣｉａｍｅｏＰｃＳＴｉ１４
［ｙｗｏｄｉｃａｔｅｕｎｅｄｇｔｌｏｏｇ；ｏｉｉｍａ；ｎｒｐｉｎｅｃｕｉｅＯＲＸＯＫｅｒｓｈｏｉｓｑｅｃ；ｉｉｌｒｍａｅＬｇｓｃｐｅｃｙｔ；Ｘｌｓ（Ｒ）ｃａｃｉｔｏｖＤ０Ｉｔ．９９．ｓ．００３２．０１１．８：０３６／ｉｎ１０ —４８１．０ｊｓ２０３
的图像均匀。由混沌序列对参数和初始值的极端敏感性，即使加密算法被公开，没有正确的密钥也无法得到有用信息。因此采用多组分于支参数和初始值作为密钥，使密钥长度有效增加。实验结果证明了该算法是有效的。关键词：混沌序列；数字彩色图像；Ｌｇｔ映射；加密；异或ｏｉｉｓｃ
［ｓｒｃ］ＴｅｎｗｅｃｙｔｎａｇｒｈｆｒｉｉｌｏｏｇｒｐｓｄＴｅｍａｅｃｎｂｎｒｐｅｒｕｈｅｃｙｔｎｍａｉｅｅｅａｅＡｂｔａｔｈｅｎｒｐｉｌｏｉｍｇｔｌｒｍａｅｓｏｏｅｈｇａｅｅｃｙｔｄｔｏｇｎｒｐｉｔｘｓｎｒｔｄｏｔｏｄａｃｉｉｐｉｈｏｒｇ