改进Zigzag遍历与哈希的Lorenz混沌构建

郭媛; 王充

doi:10.37188/OPE.20212902.0411

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改进Zigzag遍历与哈希的Lorenz混沌构建

信息科学 | 更新时间：2021-03-05

- 改进Zigzag遍历与哈希的Lorenz混沌构建
- Improved Zigzag traversal and Lorenz chaotic construction of hash
- 光学精密工程 2021年29卷第2期页码：411-419
- 作者机构：
  
  齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006
- 作者简介：
  
  [ "郭　媛（1974-），女，辽宁台安人，博士，教授，研究生导师，CCF会员，1997年于齐齐哈尔大学获得学士学位，2004年和2008年于燕山大学获得硕士和博士学位。2012-2013年霍普金斯大学访问学者。现为齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院院长。主要从事光电检测与传感器技术，光学散斑测量，光学图像加密与隐私保护。E-mail：guoyuan171@126.com" ]
  [ "王　充（1995-），），男，河南周口人，硕士研究生，2018年于许昌学院获得学士学位，主要从事图像处理。E-mail：1092588271@qq.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(61872204);黑龙江省自然科学基金资助项目(F2017029);黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目资助项目(135109236)
- DOI：10.37188/OPE.20212902.0411
  中图分类号： TP391.9
- 收稿日期：2020-08-21，
  
  修回日期：2020-10-20，
  
  纸质出版日期：2021-02-15
- 稿件说明：
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郭媛,王充.改进Zigzag遍历与哈希的Lorenz混沌构建[J].光学精密工程,2021,29(02):411-419.

GUO Yuan,WANG Chong.Improved Zigzag traversal and Lorenz chaotic construction of hash[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(02):411-419.
郭媛,王充.改进Zigzag遍历与哈希的Lorenz混沌构建[J].光学精密工程,2021,29(02):411-419. DOI： 10.37188/OPE.20212902.0411.

GUO Yuan,WANG Chong.Improved Zigzag traversal and Lorenz chaotic construction of hash[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(02):411-419. DOI： 10.37188/OPE.20212902.0411.

摘要

针对常见的基于混沌系统构造测量矩阵用于加密的算法，只是采用简单的混沌初始值进行迭代，为了使明密文信息相关联程度更加紧密，具备抗选择明密文攻击的能力。本文提出一种利用明文信息确定zigzag初始位置，通过与原始图像像素形成关联，极大地提高了明文的敏感性。另外，采用安全哈希算法SHA-512，产生与明文相关联的哈希值，用来构造系统的初始值，通过混沌系统来构造压缩感知中的测量矩阵，极大地减少了由于需要存储测量矩阵而造成的空间资源和传输成本。在信息熵，密文敏感性和相关系数等特性方面进行可视化分析。实现结果表明，密文图像的信息熵为7.998 6，更接近于8，相关系数接近于0。能够实现灰度图像的安全性加密，抵抗明密文攻击，具有一定的鲁棒性，对于灰色图像加密具有较强的实用性。

Abstract

To construct a measurement matrix for encryption algorithm based on chaotic system， it only USES simple chaotic initial value to iterate， in order to make the correlation degree of the information of plain ciphertext more closely， it has the ability to resist the attack of selective plain ciphertext.This paper proposes a method to determine zigzag initial position by using plaintext information， which greatly improves the sensitivity of plaintext by forming an association with the original image pixel. In addition， SHA-512， a secure hash algorithm， is adopted to generate the hash value associated with the clear text， which is used to construct the initial value of the system. The measurement matrix in the compressed perception is constructed through the chaotic system， which greatly reduces the space resources and transmission costs caused by the need to store the measurement matrix. In the information entropy， ciphertext sensitivity and correlation coefficient and other characteristics of visual analysis.The realization results show that the information entropy of ciphertext image is 7.998 6， which is closer to 8， and the correlation coefficient is close to 0.It can realize the security encryption of gray image and resist plain ciphertext attack. It has certain robustness， and has strong practicality for gray image encryption.

关键词

Keywords

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