基于Hopfield网络“伪吸引子”与交替量子随机行走的抗攻击彩色图像加密方案

摘要

近年来,图像信息的安全传输已成为互联网领域的重要研究课题.本文提出了一种将Hopfield网络伪吸引子特性与交替量子随机行走概率分布矩阵相结合的抗攻击彩色图像加密方案.研究发现,若控制Hopfield网络状态矩阵的精度参数,将交替量子随机行走产生的概率分布矩阵4分块中的1个子块M1作为伪随机数矩阵参与加密,Hopfield网络的训练矩阵与输入矩阵分别为矩阵M1的4分块中的2个对角子块之一时,能产生伪吸引子.该伪吸引子的矩阵形式通过张量运算、进制转换等处理后,能作为密钥矩阵对原始图像进行基于空间域上的像素值排序自适应置乱以及元素数值的混淆,生成加密图像.其中,密钥矩阵是图像加密中的关键部分,具备优异统计学属性的密钥矩阵能极大的提高图像加密的效果.本文所提加密方案在统计学特性测试中,实现了平均信息熵为7.999 4,像素数改变率的平均值为99.621 8%,统一平均变化强度的平均值为33.537 9%,平均相关性为0.003 9等.同时本文还对所提加密方案进行了各种噪声模拟测试以验证其实际应用中遇到常见噪声及攻击干扰情况下的鲁棒性.