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离散Arnold变换改进及其在图像置乱加密中的应用
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391.41[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]西安邮电大学电子工程学院,西安710121
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:90607008,61073106)和陕西省教育厅科研计划专项(批准号:2013JK1129)资助的课题.
作者: 吴成茂[1]
中文摘要:

为了改善传统二维Arnold变换用于图像置乱加密的效果,提出了离散Arnold变换的改进方法,并将其用于图像置乱加密测试研究。该方法利用现有离散标准映射的构造思想,将传统离散二维Arnold变换表达式中第一个变换表达式所对应变换结果非线性融入第二个变换表达式,实现经典离散二维Arnold 变换的非线性去拟仿射化修改,以便快速改善图像置乱加密效果。数学证明改进方法不再保持现有离散二维Arnold变换所具有的拟仿射不变性,但是改进变换仍是一种具有周期性的可逆映射,将其用于图像置乱加密时,利用其周期性或逆变换能恢复置乱前原图像。大量实验结果表明,本文所建议的改进方法是有效的,相比现有的离散Arnold变换更具有实用价值意义。

英文摘要:

To improve the image scrambling and encryption effect in traditional two-dimensional discrete Arnold transform, a new nonlinear transform for image scrambling is proposed which improves the classical discrete Arnold transform with quasi-affine properties, and can be applied in image scrambling and encryption researching. This method first makes good use of the construction thought in classical discrete standard map, and embeds the nonlinear expressions of output results of one congruence equation for classical two-dimensional discrete Arnold transform into the input item of the other congruence equation for two-dimensional discrete Arnold transform. Then a new transform with good nonlinear characteristics is constructed on the basis of classical two-dimensional discrete Arnold transform in order to quickly improve the scrambling effect of the gray image. In the end, through mathematical proof it is shown that the proposed transform no longer has the quasi-affine invariance properties in the existing two-dimensional discrete Arnold transform, but it is still a reversible mapping with periodic properties; and when it is applied in image scrambling encryption, the original image can be restored from the scrambling and encryption in gray image for its periodic properties or inverse transform. Some experimental results show that the proposed nonlinear transform is effective, and can obtain better scrambling and encryption quality than the existing discrete two-dimensional Arnold transform, meanwhile it is more practical than the standard Arnold transform in view of security.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876