一种基于光混沌和图像预处理机制的加密算法

来源：电子与信息学报杂志2023年第12期北京时间：

作者：周雪芳, 孙乐, 陈伟浩, 郑宁

单位：1.杭州电子科技大学网络空间安全学院 杭州 3100182.杭州电子科技大学通信工程学院 杭州 310018

摘要：随着现代科学技术的发展，人们对图像信息传输的安全性要求越来越高，以混沌理论为基础的图像加密方案更加受到重视。该文提出一种新型的光混沌图像加密传输系统以及图像“自加密”算法，该系统的主激光器(ML)经全光反馈后分别注入到3个半导体激光器(SLs)中，从而产生3个同步的混沌序列。在图像加密之前，先对明文图像进行预处理，得到两幅图像，一幅是明文图像取商的图像，另一幅是明文图像取余的图像。利用发送端的混沌序列对预处理的两幅图像进行多次加密、隐写以及扩散等操作，得到密文图像。实验结果表明：该文的密文图像像素值分布均匀，各像素间的相关性被打破，NPCR和UACI均接近理想值。该图像预处理的方法能够有效地使图像像素值更为集中、分布更加均匀，同时结合光混沌对图像进行加密，大大地提高传输图像的安全性。

关键词：半导体激光器, 光混沌, 图像加密, 图像预处理

基金资助：国家自然科学基金 (61705055)，浙江省重点研发计划 (2019C01G1121168)，浙江省数据存储传输及应用技术研究重点实验室基金