一种基于新型时空混沌系统的隐私图像加密算法

作者：杜鹏; 崔琦; 王思翔; 董有恒^*; 李晖

来源：计算机工程, 2023, 1-15.

DOI：10.19678/j.issn.1000-3428.0067928

• 隐私图像加密
• 时空混沌系统
• 混沌图像加密
• 耦合映像格
• 元胞自动机

单一混沌系统输出数据有限，且传统时空混沌系统输出分布不均易发生弱混沌现象，无法直接用于隐私图像加密，针对上述问题，该文利用Henon映射和耦合映像格（CML，Coupled map lattices）提出了一种新型时空混沌系统，即基于Henon映射的伪随机置乱耦合映像格系统（PRSCML-Henon，Pseudo-random scrambling coupled map lattices）。该系统底层为二维离散混沌Henon映射，其中一维作为输出，另一维则作为控制信号，控制系统中的格子实现伪随机置乱，同时系统引入了初等元胞自动机（ECA，Elementary cellular automata）的输出作为系统的扰动，以提高系统输出的随机性并削弱混沌系统动力学退化的不利影响。实验结果表明，该系统相比于单一Henon映射和传统CML系统具有更强的混沌特性和随机性，其混沌特性甚至要远好于近两年提出的其它新型时空混沌系统。在此基础上，该文利用PRSCML-Henon系统的输出序列设计了一种隐私图像加密算法，分析表明，该隐私图像加密算法不仅实现上较为简单，且加密结果相比于其它新近提出的混沌图像加密算法拥有更好的统计特性和安全性，同时又具备较好的鲁棒性和加密效率，是一种理想的隐私图像加密算法。

• 单位
  北京电子科技学院; 西安电子科技大学; 中国农业发展银行