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基于随机置乱的内容感知图像缩放算法

吉林大学学报（工学版） 2015年第4期45卷 1324-1328页

作者：赵旦峰王博杨大伟哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

针对非等比例缩放算法中线裁剪技术动态规划的复杂性,提出基于随机置乱的内容感知图像缩放算法。该算法利用视觉显著图随机重置能量序列的方式,使得在保护主体区域不被破坏的情况下,避免过度删除非重要区域所造成的图像局部失真。仿真... 详细信息

针对非等比例缩放算法中线裁剪技术动态规划的复杂性,提出基于随机置乱的内容感知图像缩放算法。该算法利用视觉显著图随机重置能量序列的方式,使得在保护主体区域不被破坏的情况下,避免过度删除非重要区域所造成的图像局部失真。仿真结果表明,与线裁剪算法相比,本文算法在有效保护图像内容的同时,显著提高缩放速度,并能避免图像失真。

关键词：信息处理技术视觉显著图内容感知随机置乱图像缩放

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一种优化后的混沌置乱图像加密算法

电脑知识与技术 2023年第20期19卷 20-22页

作者：刘迪樊匀安徽机电职业技术学院安徽芜湖241002

针对多年来网络图像的传输安全问题,文章提出一种优化后的混沌随机置乱图像加密算法。该算法在传统的Logistic映射基础上,结合RGB三个分量上的随机置乱,从而实现了彩色图像的加密和解密过程;同时针对加密图像在传输过程中可能遇到的诸... 详细信息

针对多年来网络图像的传输安全问题,文章提出一种优化后的混沌随机置乱图像加密算法。该算法在传统的Logistic映射基础上,结合RGB三个分量上的随机置乱,从而实现了彩色图像的加密和解密过程;同时针对加密图像在传输过程中可能遇到的诸如裁切、涂抹等较大面积的缺损攻击,提出了一种通过像素值标记相似像素并在解密后取其周围像素平均值替换的优化方案。最后,通过一系列Matlab的实验检验,该算法加密后相邻像素相关性很低、隐蔽性较好、复杂度低、受到攻击后还原度较高。

关键词：优化混沌随机置乱 RGB分量标记相关性

基于混沌测量矩阵和压缩感知的图像压缩加密算法

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基于混沌测量矩阵和压缩感知的图像压缩加密算法

作者：毕建强河南大学

学位级别：硕士

伴随着网络技术的快速发展,数字图像在各行各业广泛应用,由于图像能够直观的展示所含信息,所以被广泛的应用在银行、军事、医学、金融等许多领域。一旦这些含有重要信息的图像在互联网上传播,很可能会遭到黑客攻击并破解,将造成不可预... 详细信息

伴随着网络技术的快速发展,数字图像在各行各业广泛应用,由于图像能够直观的展示所含信息,所以被广泛的应用在银行、军事、医学、金融等许多领域。一旦这些含有重要信息的图像在互联网上传播,很可能会遭到黑客攻击并破解,将造成不可预知的后果。对图像进行加密,使有意义的图像变得无意义,可有效的保护这些私密信息在传输和存储中的安全。压缩感知（compressive sensing,CS）技术近年来逐渐被应用于图像加密中,在对图像进行压缩的同时,也实现了数据的加密,从而得到密文图像,不仅保护了信息的安全性,而且节约了更多的传输带宽、传输时间和存储空间。稀疏表示,测量矩阵的生成和重建算法是压缩感知理论的核心内容,其中,测量矩阵优劣将直接影响到信号是否容易被硬件采样以及信号能否被正确重建。在基于CS的图像压缩加密算法中,当前的测量矩阵多利用混沌系统生成,但是随机性不强,导致构建的测量矩阵的性能并不是很好,对重建图像的质量有着一定的影响。此外,还有部分算法的置乱和扩散方式随机性不高,降低了算法的安全性。为了解决这些问题,本文将混沌系统、压缩感知和置乱-扩散等技术紧密结合,开展了测量矩阵构建及图像压缩加密算法研究,主要研究内容如下:（1）设计了一种基于自适应步长的梯度下降的测量矩阵优化算法,在此基础上,提出了一种基于压缩感知和双随机相位编码的图像压缩加密算法。在优化算法中,首先对Gram矩阵进行特征值分解,接着对Gram矩阵中的非对角线元素进行收缩,然后利用梯度下降法逼近ETF;将Barzilai-Borwei方法和Armijo准则进行结合,使步长自适应调整,之后再对输出的测量矩阵进行QR分解优化,最终得到优化后的测量矩阵。同时,在图像压缩加密算法中,首先对明文图像离散小波分解,得到一个近似分量和三个细节分量,接着利用索引向量对近似分量和细节分量进行置乱,其次使用两个不同的测量矩阵对细节分量分别压缩测量,之后将置乱后的近似分量作为实部,将三个测量值矩阵合并后的矩阵作为虚部,构成一个新的矩阵,接下来对这个新的矩阵进行双随机相位编码,并对变换后的矩阵的实部和虚部分别量化和扩散,最后得到密文图像。实验结果表明了所提测量矩阵优化算法和相应的图像压缩加密算法的可行性。（2）提出了一种基于压缩感知和双随机加密机制的彩色图像压缩加密算法。首先将彩色明文图像分解为R、G、B三个分量,接着分别对其DWT,其次分别对稀疏系数矩阵进行双随机位置置乱,然后对置乱后的矩阵分别进行压缩测量和量化,之后对R、G、B分量之间和内部同时进行双随机像素值扩散,最后得到密文图像。实验结果表明了加密算法的可行性。（3）提出了一种基于4D忆阻混沌系统和二维压缩感知的彩色图像压缩加密算法。首先将彩色明文图像分解为R、G、B三个分量,接着分别对其二维离散小波变换,得到稀疏系数矩阵,其次对稀疏系数矩阵进行二维压缩感知和量化,然后采用Arnold映射和索引向量对量化后的矩阵进行双随机位置置乱,之后对置乱后的矩阵进行R、G、B内部和分量之间同时多随机像素值扩散,最后得到密文图像。实验结果表明了加密算法的有效性。

关键词：压缩感知图像加密测量矩阵优化随机置乱随机扩散混沌系统

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基于三维混沌系统的图像加密算法研究

基于三维混沌系统的图像加密算法研究

作者：余志均中南财经政法大学

学位级别：硕士

随着网络技术的不断发展,大量信息被产生、传输和存储。图像作为一种直观的信息表达形式,在信息传输中所占比重也日益增大。日渐猖獗的网络犯罪给信息安全带来了越来越严重的影响,图像的安全问题也日渐受到人们的关注,安全、高效的新型... 详细信息

随着网络技术的不断发展,大量信息被产生、传输和存储。图像作为一种直观的信息表达形式,在信息传输中所占比重也日益增大。日渐猖獗的网络犯罪给信息安全带来了越来越严重的影响,图像的安全问题也日渐受到人们的关注,安全、高效的新型加密算法亟待提出以迎接挑战。图像具有数据量大、冗余高、像素点间相关性强等特征,这使得传统的针对文本等信息的普通加密方法不完全适用于图像加密。混沌具有初值敏感、伪随机、长期不可预测等优良特征,在图像加密方面具有潜在的优势并被广泛的应用。然而现有的一些混沌图像加密算法在安全性和实现的复杂度方面存在不可调和的矛盾。低维混沌系统复杂度低但已被证明是不安全的,超混沌系统尤其是时空混沌系统复杂度和安全性较高但实现成本也较高。针对上述问题,本文深入研究了基于三维混沌系统的图像加密方案,根据灰色图像和彩色图像的固有属性,分别提出了基于Lorenz混沌系统的灰色图像加密方案和基于Chen混沌系统及Logistic混沌映射的彩色图像加密方案。前者引用三维Lorenz混沌系统来对灰色图像进行加密,使用伪随机数发生器对Lorenz系统产生的序列进行变换,以保证其达到更好的随机性。再将随机序列分别用于灰色图像加密的扩散和置乱部分,以改变图像像素点的位置和像素点的值。后者引用三维Chen系统和一维的Logistic系统来对彩色图像进行加密,先对Chen混沌系统产生的序列进行拉伸与折叠变换,让其产生的序列都拥有较好的随机性,再分别将序列用于红、绿、蓝三部分的置乱阶段,改变像素点的位置。最后采用同样的方法对Logistic系统产生的序列进行拉伸折叠变换,用以改变红、绿、蓝三部分的像素值大小。本文的创新点主要体现在以下两个方面:(1)设计了两种新型的伪随机数发生器,通过对混沌系统的输出序列做进一步拉伸和折叠变换以提高其随机性。所设计的伪随机数发生器被巧妙地应用于图像加密的置换和扩散环节,保证了整体加密方案的安全性。(2)提出了一种新的基于混沌伪随机序列的图像随机置乱方法。该方法依据所产生的混沌密钥流随机选择对图像实施行或列置换,多轮随机置换进一步保证了图像置换操作的安全性。实验结果表明,上述方法无论对灰色图像还是彩色图像都是十分有效的,具有较好的普适性。基于此所提出的混沌图像加密方案不仅易于实现,还可以抵抗常用攻击,具有较高的安全性。与已有混沌图像加密方案的对比分析,也显示了本文所提出方案的优越性。在未来的工作中,需要进一步考虑压缩对算法产生的影响并提出改进,减小解密过程中由压缩引起的误差。

关键词：图像加密伪随机序列密钥流发生器随机置乱

基于GPU的大尺度网络零模型分组生成并行算法

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计算机工程与设计 2016年第1期37卷 93-99页

作者：李欢卢罡郭俊霞北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

为解决生成大尺度网络的零模型时间效率较低的问题,利用数据分组思想,针对生成0阶、1阶、2阶网络零模型的随机置乱算法提出基于GPU的并行化实现。并行化过程中,设计不重复分配原则,以及存在性替换、重复性替换策略避免无效置乱。基于常... 详细信息

为解决生成大尺度网络的零模型时间效率较低的问题,利用数据分组思想,针对生成0阶、1阶、2阶网络零模型的随机置乱算法提出基于GPU的并行化实现。并行化过程中,设计不重复分配原则,以及存在性替换、重复性替换策略避免无效置乱。基于常用的网络拓扑指标以及网络随机化程度,验证并行算法的有效性,验证结果表明,并行的分组置乱算法相比传统的串行算法提高了时间效率,针对GPU显存无法一次性容纳的大尺度网络,能快速生成其相应的零模型,为大尺度网络零模型的研究提供了一种高效的解决方案。

关键词：复杂网络零模型随机置乱图形处理单元并行计算

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基于PCA和混沌置乱的零水印算法

浙江大学学报（工学版） 2008年第4期42卷 593-597页

作者：胡裕峰朱善安浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对传统的数字水印技术在图像中嵌入水印信息会导致图像在一定程度上的失真,且图像受到各种攻击后难以提取出水印的问题,提出了一种零水印算法,该算法可在不导致图像任何失真的情况下起到版权保护的作用.对图像进行分块和主成分分析(PC... 详细信息

针对传统的数字水印技术在图像中嵌入水印信息会导致图像在一定程度上的失真,且图像受到各种攻击后难以提取出水印的问题,提出了一种零水印算法,该算法可在不导致图像任何失真的情况下起到版权保护的作用.对图像进行分块和主成分分析(PCA),得到图像的主要分量,基于Renyi映射生成混沌序列对图像的主要分量进行位置置乱,比较置乱后相邻主分量系数间的大小生成特征水印.当对待认证图像进行认证时,用同样的方法提取该认证图像的特征水印,比较两特征水印的相似度来判断图像的版权和所有权.实验结果表明,该算法的不可察觉性很好,并对一些常见的攻击,如JPEG压缩、剪裁、加噪、滤波和旋转等有很强的鲁棒性.与小波域内图像零水印算法的比较结果证明了该方法具有更强的鲁棒性.

关键词：主成分分析 Renyi映射随机置乱零水印

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基于Logistic均匀分布图像置乱方法

物理学报 2011年第11期60卷 125-132页

作者：曹光辉胡凯佟维北京航空航天大学计算机学院北京100191 辽宁工业大学电子与信息工程学院辽宁省锦州市121001 密西根州立大学计算机科学与工程系美国密西根东兰新48823

针对许多基于Logistic图像置乱方法的设计只注重置乱规则和方法,没能很好地给出设计原理这一现象,文章遵循从坚实的数学理论到实际应用这一科学过程,给出了一个全新的具有坚实理论基础的基于Logistic图像置乱算法.依据混沌初值敏感性,... 详细信息

针对许多基于Logistic图像置乱方法的设计只注重置乱规则和方法,没能很好地给出设计原理这一现象,文章遵循从坚实的数学理论到实际应用这一科学过程,给出了一个全新的具有坚实理论基础的基于Logistic图像置乱算法.依据混沌初值敏感性,密钥空间大这一特性,从混沌映射Logistic着手,结合概率相关理论,设计了基于Logistic映射(0,1)区间上的均匀分布随机变量产生算法,利用这一均匀分布变量生成基于位置互换的随机排列.为了度量该随机排列的置乱强度,设计了置乱强度测试算法.最后,利用这一基于Logistic均匀分布的随机排列驱动图像生成置乱图像.比较Baker算法、Ye算法和Yoon算法,结果显示,文章建议的Logistic图像置乱算法具有很大的密钥空间,很强的密钥敏感性,很强的使结构性数据相关性消失的性能,进而能够增加熵值,很好的抗攻击能力,可以有效地满足图像置乱需求.

关键词：图像置乱混沌序列随机置乱比特置乱

基于随机置乱算法的HDMI视频信息加密系统设计

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指挥信息系统与技术 2018年第1期9卷 96-100页

作者：尚涛吴晓林商枝江中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007

针对传统计算机视频系统电磁信息防泄漏方法成本高、移动不便和电磁干扰严重等缺陷,提出了一种基于随机置乱算法的高清晰度多媒体接口(HDMI)视频信息加密方法。首先,介绍了HDMI视频信息截获机理;接着,阐述了随机置乱的概念、过程与算法... 详细信息

针对传统计算机视频系统电磁信息防泄漏方法成本高、移动不便和电磁干扰严重等缺陷,提出了一种基于随机置乱算法的高清晰度多媒体接口(HDMI)视频信息加密方法。首先,介绍了HDMI视频信息截获机理;接着,阐述了随机置乱的概念、过程与算法,提出用随机置乱改变HDMI视频信号频谱特征,降低其信噪比,使得从截获信号无法还原出有用信息;然后,在以FPGA为处理核心的硬件平台上进行了系统实现;最后,测试结果表明,该方法能减少视频信息的高频成分,降低了视频信息被截获的风险。

关键词：高清晰度多媒体接口随机置乱视频信息加密电磁兼容

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DVI视频信息反截获的FPGA实现技术

DVI视频信息反截获的FPGA实现技术

作者：朱会强西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文首先分析了计算机系统电磁信息泄漏的研究背景、国内外对此问题的研究现状,并指出了对新型的计算机视频接口DVI所产生的信息泄漏研究的必要性。然后对DVI的基本原理及电磁泄漏和截获机理进行了分析。随机置乱是一种新的DVI视频信息... 详细信息

本文首先分析了计算机系统电磁信息泄漏的研究背景、国内外对此问题的研究现状,并指出了对新型的计算机视频接口DVI所产生的信息泄漏研究的必要性。然后对DVI的基本原理及电磁泄漏和截获机理进行了分析。随机置乱是一种新的DVI视频信息防泄漏技术,本文对该技术进行了研究,指出了现有研究成果中需要完善的地方并提出了改进方法。其中,伪随机序列是随机置乱技术的关键点,本文对常见的几种序列进行了统计分析,统计结果表明反馈移位寄存器法所生成序列的0-1平衡性和游程分布明显好于其他方法。然后,又比较了线性反馈移位寄存器法和非线性反馈移位寄存器法生成的序列的自相关函数。考虑到随机置乱技术所需序列要有白噪声信号的特性,最终选择了线性反馈移位寄存器方法。根据随机置乱算法的要求编写程序并在Xilinx ISE9.1中进行仿真,最终形成了基于FPGA的DVI视频信息防泄漏卡的固件。

关键词： DVI 随机置乱伪随机序列 FPGA