广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 39 ›› Issue (6): 72-86.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2020121603

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基于混沌映射的彩色图像多层交互加密算法

李蓝航1, 丘森辉1*, 王文仪2*, 肖丁维1, 罗玉玲1   

  1. 1.广西师范大学 电子工程学院, 广西 桂林 541004;
    2.桂林师范高等专科学校 物理与工程技术系, 广西 桂林 541199
  • 收稿日期:2020-12-16 修回日期:2021-04-22 出版日期:2021-11-25 发布日期:2021-12-08
  • 通讯作者: 丘森辉(1988—), 男, 广西贵港人, 广西师范大学讲师。E-mail: qiusenhui@gxnu.edu.cn;王文仪(1987—), 女, 云南会泽人, 桂林师范高等专科学校讲师。E-mail: 444372473@qq.com
  • 基金资助:
    广西自然科学基金(2017GXNSFAA198180); 广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2021KY0938)

Multi-layer Interactive Color Image Encryption Algorithm Based on Chaotic Map

LI Lanhang1, QIU Senhui1*, WANG Wenyi2*, XIAO Dingwei1, LUO Yuling1   

  1. 1. School of Electronic Engineering, Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541004, China;
    2. Department of Physics and Engineering Technology, Guilin Normal College, Guilin Guangxi 541199, China
  • Received:2020-12-16 Revised:2021-04-22 Online:2021-11-25 Published:2021-12-08

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摘要： 本文提出一种基于耦合混沌映射的新型彩色图像加密算法。首先,提取明文信息并结合外部密钥产生与明文相关联的初始密钥值;其次,将彩色图像分解为R、G、B分量并同时得到3个一维序列,各个序列分别被分组并置乱;然后,由混沌映射生成伪随机序列进而构造3个索引序列,利用索引序列依次对R、G、B分量序列再次置乱;最后,通过异或运算得到最终密文图像。实验结果及安全性分析证明该方案具有良好的加密效果,可以有效抵抗常见的密码分析攻击,例如统计分析攻击、差分攻击、裁剪攻击、噪声攻击等。此外,与其他文献的对比结果证明本方案所得到的密文信息熵更接近理想值8,相关系数更接近0,加密效率更高。

关键词: 图像加密, 混沌映射, 置乱, 扩散, 密码分析攻击

Abstract: A new color image encryption algorithm based on a coupled chaotic map is presented. Firstly, the initial secret keys are produced by combining the information which is extracted from plain image and external keys. Secondly, the color image is decomposed into three components of R, G, and B, and three one-dimensional sequences are obtained at the same time. The elements in each sequence are grouped and scrambled. Then, three index sequences are constructed by using the pseudo-random sequences generated by the chaotic map, and the three components of R, G, and B are sequentially scrambled by using the index sequences again; the final cipher image is obtained according to xor operation. Experimental results and security analysis prove that the encryption scheme has a good encryption effect as it can resist common cryptanalysis attacks, such as statistical analysis attack, differential attack, cropping attack and noise attack, etc. In addition, compared with other literatures, the results show that the cipher image information entropy obtained by this scheme is closer to the ideal value of 8, the correlation coefficient is closer to 0, and the encryption efficiency is higher than other schemes.

Key words: image encryption, chaotic map, permutation, diffusion, cryptanalysis attack

中图分类号: 

  • TP309.7
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