混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法研究 被引量：3

1

作者 刘伟 杜远东 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2014年第9期288-293,共6页

为了使加密系统拥有图像认证功能,能够防止图像在存储与传输过程中被各种攻击肆意篡改,并提高其加解密速度以及安全性,使可逆线性元胞自动机具备记忆贮存功能,提出一种可逆线性记忆元胞自动机。采用混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相... 为了使加密系统拥有图像认证功能,能够防止图像在存储与传输过程中被各种攻击肆意篡改,并提高其加解密速度以及安全性,使可逆线性元胞自动机具备记忆贮存功能,提出一种可逆线性记忆元胞自动机。采用混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法来增强加密系统的性能,采用的是图像块加密算法,而非传统的密码流。首先采用二维分段线性混沌映射对初始明文图像进行置乱,改变像素位置;然后对置乱图像进行分块,并利用Logistic映射和可逆线性记忆元胞自动机对每一块进行扩散加密处理,改变其像素值,随后将这些加密后的分块密文组合起来形成密文图像;将HASH方程引入到本文算法中,使其拥有图像认证功能。借助MATLAB仿真软件来验证本文算法,结果表明:所提出的图像认证加密新算法具有优异的加密性能,扩散机制高度安全,计算效率高,其密钥空间足够大,抗攻击能力大幅度提升。 展开更多

关键词 分段线性混沌映射 可逆线性记忆元胞自动机 分块密文 扩散机制 图像认证

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基于可逆元胞自动机的非正交分组加密码索引调制方案

2

作者 马英杰 王丹 +2 位作者 赵耿 徐凤麟 刘岳恒 《通信学报》 北大核心 2025年第5期188-199,共12页

为满足6G网络的高速率通信和强安全通信需求,针对码索引调制(CIM)技术,提出了一种基于可逆元胞自动机的非正交分组加密码索引调制方案。构造了一种混杂可逆初等元胞自动机,通过多规则扩展、异或运算及序列逆序迭代增强序列随机性。信息... 为满足6G网络的高速率通信和强安全通信需求,针对码索引调制(CIM)技术,提出了一种基于可逆元胞自动机的非正交分组加密码索引调制方案。构造了一种混杂可逆初等元胞自动机,通过多规则扩展、异或运算及序列逆序迭代增强序列随机性。信息流分为调制块和映射块,调制块分组后经过元胞自动机加密,其迭代规则和扩频码由映射块确定。仿真结果表明,所提方案的误码率性能与现有方案相比提升了约0.3~9dB,密钥空间达到2209,且加密后图像的直方图像素分布均匀,有效提高了通信系统的安全性和鲁棒性。 展开更多

关键词 码索引调制 扩频传输 可逆初等元胞自动机 频谱效率

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基于DNA-记忆元胞自动机与Hash函数的图像加密算法 被引量：18

3

作者 李凯佳 俞锐刚 袁凌云 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第2期470-477,共8页

为有效防止图像信息在网络传输中被攻击,提出基于DNA-记忆元胞自动机与Hash函数的低延迟图像加密认证算法。迭代2DLogistic混沌映射,输出混沌序列,引入位置集合混淆技术,扰乱明文像素位置,形成置乱图像;定义迭代时延函数,将其嵌入2DTink... 为有效防止图像信息在网络传输中被攻击,提出基于DNA-记忆元胞自动机与Hash函数的低延迟图像加密认证算法。迭代2DLogistic混沌映射,输出混沌序列,引入位置集合混淆技术,扰乱明文像素位置,形成置乱图像;定义迭代时延函数,将其嵌入2DTinkerbell混沌映射中,形成低时延混沌序列,建立DNA的标准规则;利用DNA标准规则,将置乱图像转变成随机性强的DNA序列;综合考虑多个时刻的元胞状态,改变其局部转换规则,改进元胞自动机,使其具备记忆功能,联合DNA序列,构造像素扩散联合模型,对混淆密文进行加密,彻底篡改其像素值,有效提高算法的抗攻击能力;融合Hash检测函数,通过检测扰乱密文的与置乱图像的Hash值,对图像信息的真伪完成认证。实验结果表明,与当前图像加密算法相比,所提加密技术具备更高的安全性与抗差分攻击特性,面对各种攻击时,该算法的用户响应更高。 展开更多

关键词 图像加密记忆 元胞自动机 DNA标准规则 时延函数 Hash检测 用户响应

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基于混合元胞自动机算法的连续体结构非线性拓扑优化 被引量：3

4

作者 王冠 张骞 +2 位作者 寇琳媛 刘志文 李世康 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期2161-2173,共13页

采用一种无梯度的混合元胞自动机(HCA)算法,通过将元胞自动机(CA)规则与LS-DYNA求解器耦合来实现拓扑优化,解决了材料非线性小变形工况在迭代过程中的振荡不收敛及突变现象。通过引入体积约束函数并不断更新应变能密度目标值,使优化结... 采用一种无梯度的混合元胞自动机(HCA)算法,通过将元胞自动机(CA)规则与LS-DYNA求解器耦合来实现拓扑优化,解决了材料非线性小变形工况在迭代过程中的振荡不收敛及突变现象。通过引入体积约束函数并不断更新应变能密度目标值,使优化结构的质量能够精确收敛于目标质量,实现了拓扑优化结果对结构尺寸优化的目的。研究结果表明,非线性分析对实际工程中的结构优化设计非常重要,结合LS-DYNA求解器的HCA拓扑优化算法对求解非线性问题高效可靠,能够有效减少奇异解并消除棋盘格现象,具有良好的工程应用价值。 展开更多

关键词 混合元胞自动机 非线性的 拓扑优化 数值仿真

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记忆原理的元胞自动机优化算法及其收敛性证明 被引量：4

5

作者 陆秋琴 牛倩倩 黄光球 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2013年第4期249-255,共7页

为了求解大规模优化问题,根据记忆原理与元胞自动机的特点构造了求解优化问题的全局收敛算法。在该算法中,将优化问题的理论搜索空间划分为离散搜索空间,该空间定义为元胞空间,其中的每个元胞对应着一个候选解。将记忆原理的记忆、遗忘... 为了求解大规模优化问题,根据记忆原理与元胞自动机的特点构造了求解优化问题的全局收敛算法。在该算法中,将优化问题的理论搜索空间划分为离散搜索空间,该空间定义为元胞空间,其中的每个元胞对应着一个候选解。将记忆原理的记忆、遗忘规律用于控制每个元胞的状态转移;元胞的状态由其空间位置、位置修正量以及记忆残留值构成,该值分为瞬时记忆、短时记忆和长时记忆3种状态类型,并依据元胞接受刺激的强度被加强或衰减;记忆残留值低于某个阈值的元胞时被遗忘,不再被处理。在元胞演化过程中,元胞从一个状态转移到另一个状态实现了元胞空间对理论搜索空间的搜索。应用可归约随机矩阵的稳定性条件证明了本算法具有全局收敛性。测试结果表明本算法是高效的。 展开更多

关键词 优化 元胞自动机 记忆原理 全局收敛性

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有限交换环上的线性元胞自动机 被引量：3

6

作者 林莉 易忠 邓培民 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2005年第3期25-28,共4页

在线性元胞自动机矩阵表示的基础上证明有限交换环上的线性元胞自动机的一组定理,并借此分析某些典型线性元胞自动机的演化性质.

关键词 有限交换环 线性元胞自动机 矩阵 状态变化图

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多层的T型可逆元胞自动机加密方法 被引量：3

7

作者 张星 张宏 许春根 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第4期892-896,906,共6页

提出一种多层元胞自动机分组加密方法。多层元胞自动机与T型邻居结构结合,层与层之间通过T型邻居联系起来,循环使用行变换、列变换及移位变换,构造出自可逆的加密模型。实验结果表明,该加密算法对明文扩散的要求达到了良好的雪崩效应,... 提出一种多层元胞自动机分组加密方法。多层元胞自动机与T型邻居结构结合,层与层之间通过T型邻居联系起来,循环使用行变换、列变换及移位变换,构造出自可逆的加密模型。实验结果表明,该加密算法对明文扩散的要求达到了良好的雪崩效应,具有较好的混淆性,伪随机序列的引入,充分扩展了密钥空间,可有效抵抗蛮力攻击、差分分析方法攻击和选择明文攻击。 展开更多

关键词 分组加密 多层元胞自动机 T型邻居 自可逆 对称加密

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基于元胞自动机的线性遗传程序设计算法 被引量：3

8

作者 周恺卿 乐晓波 +1 位作者 潘小海 莫礼平 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第16期161-163,共3页

为维持进化过程中的种群多样性,并进一步提高求解问题的精确度,在SGP算法的基础上引入元胞自动机模型理论,提出一种能够实现具有细粒度并行的CSGP算法。该算法可提高求解问题的成功率以及减少进化代数,对比实验表明,CSGP算法较GEP算法和... 为维持进化过程中的种群多样性,并进一步提高求解问题的精确度,在SGP算法的基础上引入元胞自动机模型理论,提出一种能够实现具有细粒度并行的CSGP算法。该算法可提高求解问题的成功率以及减少进化代数,对比实验表明,CSGP算法较GEP算法和SGP算法在求解符号回归的问题上有较好的性能优势。 展开更多

关键词 线性遗传编程 基因表达式编程 元胞自动机 符号回归

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求解非线性方程组的元胞自动机方法及其全局收敛性证明 被引量：2

9

作者 陆秋琴 杨少敏 黄光球 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第12期3283-3286,3307,共5页

为了求得非线性方程组所有精确解,根据元胞自动机的特点构造了求解非线性方程组的全局收敛算法。在该算法中,将非线性方程组解的理论搜索空间划分为离散搜索空间,将离散搜索空间定义为元胞空间;离散搜索空间的每个点就是一个元胞,而一... 为了求得非线性方程组所有精确解,根据元胞自动机的特点构造了求解非线性方程组的全局收敛算法。在该算法中,将非线性方程组解的理论搜索空间划分为离散搜索空间,将离散搜索空间定义为元胞空间;离散搜索空间的每个点就是一个元胞,而一个元胞对应着非线性方程组的一个试探解;元胞的状态由其空间位置及位置修正量构成。将元胞空间划分为若干个非空子集,所有元胞的状态从一个非空子集转移到另一个非空子集的状态演化过程实现了元胞空间对理论搜索空间的搜索。在元胞状态演化过程中,元胞从一个状态转移到另一个状态的状态转移概率可以计算出来;元胞演化过程中的每个状态对应于有限Markov链上的一个状态。利用可归约随机矩阵的稳定性条件证明了该算法具有全局收敛性。仿真实例表明该算法是高效的。 展开更多

关键词 非线性方程组 元胞自动机 全局收敛性

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改进多层可逆元胞自动机加密算法研究 被引量：1

10

作者 张星 赵学龙 +1 位作者 张宏 许春根 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期313-317,共5页

针对多层可逆元胞自动机(LRCA)加密算法密钥空间小且结构简单的问题,该文提出了一种改进可逆多层元胞自动机(ILRCA)分组加密算法。将4个初等可逆规则标记后,在每轮迭代前生成关于规则的伪随机序列作为密钥,并引入移位变换,达到了一次一... 针对多层可逆元胞自动机(LRCA)加密算法密钥空间小且结构简单的问题,该文提出了一种改进可逆多层元胞自动机(ILRCA)分组加密算法。将4个初等可逆规则标记后,在每轮迭代前生成关于规则的伪随机序列作为密钥,并引入移位变换,达到了一次一密的加密效果,且有效地扩充了密钥空间。实验结果表明,伪随机序列和移位变换的引入,使得该文算法中任一位明文的改变都引起超过50%的密文变化,与高级加密标准(AES)和LRCA相比较,加密速度快、扩散效果更好。 展开更多

关键词 多层可逆元胞自动机 加密 密钥空间 可逆规则 伪随机序列 移位变换 明文 密文 高级加密标准 加密速度 扩散效果

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基于可逆元胞自动机的二值音频加密算法 被引量：1

11

作者 张选平 王旭 邵利平 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期117-123,共7页

针对数字音频文件数据量大、相关性强、冗余程度高和传统加密算法很难满足实时性和安全性要求的问题，将可逆元胞自动机（RCA）理论引入数字音频加密算法中以买现对数字音频快速、安全地加密。首先利用误差扩散算法对数字音频文件进行... 针对数字音频文件数据量大、相关性强、冗余程度高和传统加密算法很难满足实时性和安全性要求的问题，将可逆元胞自动机（RCA）理论引入数字音频加密算法中以买现对数字音频快速、安全地加密。首先利用误差扩散算法对数字音频文件进行处理，将其转化为二值音频，然后生成与音频同长度的二值伪随机数序列，将伪随机序列与二值音频组成初始结构，应用不同的RCA规则进行多轮迭代加密。实验表明，经RCA加密的二值音频具有很好的随机性和扩散性，巨大的密匙空间可抵御蛮力破解攻击。 展开更多

关键词 可逆元胞自动机(RCA) 误差扩散算法 二值音频 加密

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一类新的基于元胞自动机的S盒的线性性质研究 被引量：2

12

作者 关杰 卢健伟 刘帅 《密码学报》 CSCD 2021年第4期650-659,共10页

基于元胞自动机的S盒具有实现代价低、安全性能好等优点,广泛应用于Keccak等密码算法中.关杰等提出了一类新的基于元胞自动机的S盒,并指出该类S盒比Keccak类S盒差分性质更好.本文研究了这类S盒的线性性质,解决了这类S盒的Walsh谱分布规... 基于元胞自动机的S盒具有实现代价低、安全性能好等优点,广泛应用于Keccak等密码算法中.关杰等提出了一类新的基于元胞自动机的S盒,并指出该类S盒比Keccak类S盒差分性质更好.本文研究了这类S盒的线性性质,解决了这类S盒的Walsh谱分布规律问题,证明了这类S盒的非平凡相关优势只可能取到2^(-k),其中k∈Z且0≤k≤[2^(-1)n],并且对于每一个k,都存在相应的掩码对使得相关优势等于2^(-k),给出了相关优势取到2^(-1)时的充要条件及掩码对的计数,给出了规模为5时非平凡相关优势取到最小值的充要条件,指出这类S盒的线性性质优于Keccak类S盒. 展开更多

关键词 元胞自动机 S盒 线性性质 哈希函数

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量子元胞自动机可逆加法器电路 被引量：1

13

作者 秦涛 蔡理 杨晓阔 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期133-139,共7页

可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的... 可逆逻辑的极低能耗特征使其在低功耗电路、量子计算机等领域具有重要的应用价值.设计了一种新型的三变量可逆逻辑门,可以完成择多计算、异或和同或计算功能.运用量子元胞自动机器件实现了该新型可逆逻辑门,设计了基于量子元胞自动机的可逆加法器电路.仿真结果表明,新设计的可逆逻辑门和加法器电路具有正确的功能.同时,采用新型可逆逻辑门设计的可逆加法器垃圾位及需要门数均减少了. 展开更多

关键词 可逆逻辑 量子元胞自动机 加法器 择多逻辑门

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基于多重元胞自动机的图像水印加密算法 被引量：8

14

作者 冀峰 安玲玲 +1 位作者 邓成 高新波 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期1824-1830,共7页

针对目前基于直方图平移类可逆水印算法存在的安全问题,提出一种基于多重元胞自动机(Cellular automata,CA)的图像水印加密算法.该算法综合考虑辅助信息、水印及水印图像三方面的安全性,利用不同的元胞自动机规则进行逐级加密,建立多重... 针对目前基于直方图平移类可逆水印算法存在的安全问题,提出一种基于多重元胞自动机(Cellular automata,CA)的图像水印加密算法.该算法综合考虑辅助信息、水印及水印图像三方面的安全性,利用不同的元胞自动机规则进行逐级加密,建立多重加密模型生成加密水印图像.仿真结果表明,该算法在密钥空间、直方图分布、相关性、信息熵及灰度变化等安全评估标准下均具有较高的安全性,有效克服了基于直方图平移类可逆水印算法在安全性方面存在的不足. 展开更多

关键词 元胞自动机 加密 可逆水印 直方图平移

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基于分区域的元胞自动机及城市扩张模拟 被引量：20

15

作者 乔纪纲 何晋强 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2009年第3期67-70,共4页

元胞自动机用于模拟城市扩张具有很好的空间建模能力,通常采用的建模方式将影响因子的空间条件作为线性要素对待,而在元胞转换规则建模中考虑影响因子的空间非线性特征更逼近真实状况。该文提出一种基于分区域的元胞自动机模型,通过划... 元胞自动机用于模拟城市扩张具有很好的空间建模能力,通常采用的建模方式将影响因子的空间条件作为线性要素对待,而在元胞转换规则建模中考虑影响因子的空间非线性特征更逼近真实状况。该文提出一种基于分区域的元胞自动机模型,通过划分各个全局影响因子的重要性子区域,计算不同类型区域中各因子对土地利用转换的影响强度,从而得到全区域的空间非线性转换规则。利用该模型模拟东莞市1988—1993年的城市扩展过程,并与Logistic模型模拟结果对比,表明这种有空间约束条件的分区域元胞自动机模拟精度更高,能有效模拟城市扩张的空间格局。 展开更多

关键词 元胞自动机 空间非线性 全局转换概率 重要性子区域 城市扩张

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基于元胞自动机的钻柱力学模型建立和求解

16

作者 庞东晓 刘清友 李斌 《石油机械》 北大核心 2007年第4期15-17,45,共4页

针对钻柱力学中的几何非线性问题和接触非线性问题的特点,利用元胞自动机的基本理论建立了基于元胞自动机的钻柱力学模型。在此基础上,给出几何非线性问题元胞单元法和接触非线性问题元胞单元法较详细的计算步骤。通过2个具体算例进行... 针对钻柱力学中的几何非线性问题和接触非线性问题的特点,利用元胞自动机的基本理论建立了基于元胞自动机的钻柱力学模型。在此基础上,给出几何非线性问题元胞单元法和接触非线性问题元胞单元法较详细的计算步骤。通过2个具体算例进行了数值试验,分析对比后对元胞自动机求解钻柱系统非线性问题的优点和存在的问题进行了讨论,提出进一步研究的方向。 展开更多

关键词 元胞自动机 元胞单元法 几何非线性 接触非线性 钻柱力学

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元胞自动机压缩算法仿真卫星云图 被引量：1

17

作者 邹阳 王将 +2 位作者 张昭晖 刘祎 梁立为 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第4期265-268,302,共5页

为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自... 为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自动机算法,对卫星云图数据进行压缩。实验表明,两种编码方法都能有效地减小计算复杂度,提高压缩比。峰值信噪比(PSNR)在30 dB左右,RCA-BTC算法压缩率可以达到15,图像重建仿真效果良好。 展开更多

关键词 方块编码 可逆元胞自动机 加权有限元胞自动机 卫星云图仿真 数据压缩

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非线性0-1规划的元胞蚁群算法 被引量：12

18

作者 刘勇 马良 《系统管理学报》 CSSCI 北大核心 2010年第3期351-355,共5页

基于元胞自动机原理和蚁群优化算法,提出一种求解非线性0-1规划问题的元胞蚁群优化算法。该算法将元胞的演化规则和蚁群的信息素更新规则相结合,利用元胞及其邻居增强搜索过程的多样性,提高蚁群的全局优化能力。经实验和与其他算法比较... 基于元胞自动机原理和蚁群优化算法,提出一种求解非线性0-1规划问题的元胞蚁群优化算法。该算法将元胞的演化规则和蚁群的信息素更新规则相结合,利用元胞及其邻居增强搜索过程的多样性,提高蚁群的全局优化能力。经实验和与其他算法比较,表明该算法可行有效,有良好的全局优化能力。 展开更多

关键词 非线性0-1规划 元胞自动机 蚁群算法 优化

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非线性规划的元胞蚂蚁算法 被引量：2

19

作者 王周缅 马良 《上海理工大学学报》 EI CAS 北大核心 2008年第4期361-364,共4页

将元胞自动机思想引入到蚂蚁算法中,提出一种新的进化算法——元胞蚂蚁算法.通过算法的元胞演化机制对信息素的二次分配,有效扩大了对解空间的搜索,避免陷入局部最优,并提高了寻找到所有全局最优解的能力.通过对一系列典型多极值优化问... 将元胞自动机思想引入到蚂蚁算法中,提出一种新的进化算法——元胞蚂蚁算法.通过算法的元胞演化机制对信息素的二次分配,有效扩大了对解空间的搜索,避免陷入局部最优,并提高了寻找到所有全局最优解的能力.通过对一系列典型多极值优化问题的求解,均找到了所有全局最优解,显示了其在寻找多峰函数极值点方面的优越性. 展开更多

关键词 非线性规划 元胞自动机 蚂蚁算法

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基于可逆记忆CA融合时间延迟的图像加密算法研究 被引量：3

20

作者 黄婵 曾小龙 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第3期86-92,共7页

针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者... 针对当前的元胞自动机加密系统不具备记忆功能,使其安全性\加密速度不理想;且目前的图像加密算法都忽略考虑时间延迟现象,无法体现加密的真实过程。对此,提出一种可逆线性记忆元胞自动机(cellular automata-CA)与时间延迟函数,采用二者相融合的加密算法来克服上述问题;并将非线性耦合置乱方法引入算法中。首先迭代一维线性分段映射所得到的一维数组,该数组通过非线性耦合置乱方法后得到一个置乱数组,并利用该数组对初始图像进行置乱处理,改变像素位置;然后将时间延迟引入到Logistic映射中,利用可逆线性记忆元胞自动机的演变规则对二者相融合所生成的时间延迟伪随机数组进行迭代,得到迭代数组。利用该迭代数组根据像素扩散机制对置乱图像进行扩散加密处理,改变其像素值。借助MATLAB仿真软件来验证算法。结果表明:提出的图像加密新算法具有优异的加密性能,加密机制高度安全,其密钥空间巨大,抗攻击能力大幅度提升。 展开更多

关键词 可逆线性记忆元胞自动机 时间延迟 非线性耦合置乱 演变规则 像素扩散机制

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