【图像加密】基于忆阻器的混沌信号产生索引序列进行图像加密处理，实现图像像素置乱matlab代码

matlab科研社

已于 2024-12-23 21:43:03 修改

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分类专栏：图像处理文章标签： matlab 开发语言

于 2024-02-28 09:23:31 首次发布

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本文介绍了一种利用忆阻器的非线性特性和混沌信号产生技术来设计的图像加密算法。通过混沌映射生成索引序列，对图像进行加密处理，算法具有大密钥空间、强抗攻击性和高敏感性，为信息安全提供了新的解决方案。

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引言图像加密在信息安全领域具有重要意义，可有效保护图像数据免遭未经授权的访问和窃取。传统图像加密算法存在计算复杂度高、安全性低等问题。忆阻器是一种新型非易失性存储器件，具有非线性、记忆和自适应等特性，为图像加密提供了新的思路。

混沌信号产生混沌信号具有高度非线性和不可预测性，是图像加密的理想选择。忆阻器具有非线性特性，可通过施加适当的激励信号产生混沌信号。本文采用基于忆阻器 Chua 电路的混沌信号产生方法，该方法简单易行，可产生具有复杂动态行为的混沌信号。

索引序列生成混沌信号的不可预测性可用于生成图像加密所需的索引序列。本文采用混沌映射将混沌信号转换为离散序列，并将其作为图像像素置乱的索引。混沌映射具有遍历性好、伪随机性强等特点，可有效防止攻击者猜测索引序列。

图像加密处理基于索引序列，可对图像进行加密处理。具体步骤如下：

将图像像素转换为一维数组。
根据索引序列将像素数组中的元素进行置乱。
将置乱后的像素数组恢复为图像。

安全性分析本文提出的图像加密算法具有以下安全性特点：

**密钥空间大：**混沌信号的初始条件和电路参数构成加密密钥，密钥空间非常大。
**抗攻击性强：**混沌信号的不可预测性使得攻击者难以猜测索引序列，从而提高了算法的抗攻击性。
**敏感性高：**密钥的微小变化都会导致加密图像完全不同，具有很高的敏感性。

结论本文提出了一种基于忆阻器的混沌信号产生索引序列进行图像加密处理的方法。该方法利用忆阻器的非线性特性产生混沌信号，并将其转换为索引序列对图像进行像素置乱。算法具有密钥空间大、抗攻击性强、敏感性高等安全性特点，为图像加密提供了新的解决方案。

📣 部分代码

[x,y] = bosong(num);dsr = sqrt(x.^2+y.^2)./sqrt(2);drd = sqrt((1-x).^2+(1-y).^2)./sqrt(2);dsd = 1;alpha = 0.1;beta = 0.1;for i = 1:31    P = Ps(i);    G = sqrt(P./(P.*hsr.^2./(1.+dsr)+1));    gamma_sr = hsr.^2.*P./(1+dsr);    gamma_sd = P.*hsd.^2.*a1./(P.*a2.*hsd.^2+1+dsd);    gamma_rd = (P.*G.^2.*hrd.^2.*hsr.^2.*P.*a1.*(1-alpha-beta))./(P.*G.^2.*hrd.^2.*hsr.^2.*P.*a2.*(1-alpha-beta)+G.^2.*hrd.^2.*(1+dsr)+(1-drd).*(1+dsr));    for j = 1:length(gamma_rd)-1        a(j) = min(gamma_rd(j),min(gamma_sd,gamma_sr(j)));    end    [gama,index2] = max(a);        [gamma,index1] = max(gamma_rd.*gamma_sr./(gamma_sr+gamma_rd+1));    SD = 1./gamma_sd;    RR = 1./0;    syms yy;    SR1 = 1./gamma_sr(index1);    RD1 = 1./gamma_rd(index1);    SR2 = 1./gamma_sr(index2);    RD2 = 1./gamma_rd(index2);    z1(i) = (1-(RD1.*exp(-RD1.*xx)).*(int((exp((-((SR1.*(xx+yy+1).*xx)./yy))-(RD1.*yy)))./(1+((SR1.*(xx+yy+1)*xx)./(RR.*yy))),yy,0,inf))).^N;    z2(i) = (1-(RD2.*exp(-RD2.*xx)).*(int((exp((-((SR2.*(xx+yy+1).*xx)./yy))-(RD2.*yy)))./(1+((SR2.*(xx+yy+1)*xx)./(RR.*yy))),yy,0,inf))).^N;endsemilogy(10*log10(Ps),z1,'--m*')grid on hold onsemilogy(10*log10(Ps),z2,'m*-')grid on hold on% correct([0.865,0.8875,0.91,0.9325,0.955,0.9775],{'10^-^3','10^-^2^.^5','10^-^2','10^-^1^.^5','10^-^1','10^-^0^.^5'});legend('F1 a=0.5','F2 a=0.5','F1 a=0.55','F2 a=0.55','F1 a=0.6','F2 a=0.6');xlabel('Transmit Power [dB]') ylabel('Outage Probability')