基于混沌动态随机分组与调制分数阶FFT旋转因子的图像加密

来源：计算机应用杂志2016年第4期北京时间：

作者：金建国, 肖莹, 邸志刚

单位：1. 华北理工大学 理学院, 河北 唐山 063009;2. 华北理工大学 信息工程学院, 河北 唐山 063009;3. 华北理工大学 电气工程学院, 河北 唐山 063009

摘要：针对分数阶傅里叶变换(FRFT)图像加密中,由于FRFT旋转因子单一性和分组单一性而引起的安全性问题,提出一种新的加密方法——混沌动态随机分组与随机调制FRFT旋转因子。该方法采用3个混沌子系统:用子系统1(密钥)对明文进行无损预加密,得到(一次)密文;然后,用子系统2对FRFT进行动态分组;用子系统3对FRFT旋转因子进行随机调制。接着,用经动态分组、随机调制旋转因子后的FRFT对(一次)密文进行二次加密。相邻像素相关性、像素改变率等测试结果表明,该算法对统计攻击和差分攻击具有较强的抵御能力;实时性、还原性测试表明,一次加密中,采用无损方式与有损相比,其解密用时减少了52.5%,解密后明文相似度提高了4.5%,由此,免除了去噪处理,降低了系统开销。安全性测试表明, 与单纯调制旋转因子方法相比,随机分组与调制旋转因子方法的信息熵提高了1.7%,抵御穷举法攻击的能力提高了103635倍。由此表明,该方法在实时性、还原性、安全性等方面,均优于混沌密钥单纯调制FRFT旋转因子算法。

关键词：混沌,动态随机分组,旋转因子,离散分数阶傅里叶变换,图像加密

基金资助：河北省自然科学基金资助项目(F2014209108)。