超混沌图像加密

本书系统探讨了超混沌系统在图像加密领域的理论与实践应用，旨在提升图像安全性。书中对算法的效率、安全性和健壮性进行了全面评估，为图像加密技术的发展提供了理论依据和实践参考，可广泛应用于金融与财务数据保护、智能决策支持、信息安全与数据保护等领域。

本书围绕图像加密算法的效率、安全性及健壮性三大核心指标, 深入探索超混沌系统在图像加密中的应用。通过对现有加密技术的分析与总结, 针对传统算法的不足, 创新性地提出五种基于超混沌系统的图像加密方案。从基于图像滤波和DNA扩散的基础方案, 到引入动态滤波、明文关联机制的优化方案, 再到融合多维操作与八碱基DNA计算的高阶方案, 每一种方案都在继承前人研究成果的基础上实现了技术突破。这些方案不仅在理论层面完善了超混沌图像加密体系, 更通过大量实验验证了其在实际应用中的有效性与可靠性。

谢志龙，博士，副教授，就职于西南财经大学管理科学与工程学院。毕业于西南财经大学，谢菲尔德大学访问学者。发表高水平论文10余篇（含高被引1篇），主研国家级、省部级课题10余项，出版专著1部、教材3部（省级规划教材1部）。主持省级一流课程2门。研究方向：人工智能、金融科技、大数据分析等。李太勇，博士，教授，博士生导师，就职于西南财经大学经济信息工程学院。毕业于四川大学，印第安纳大学医学院访问学者。研究方向：人工智能、视觉内容安全、时间序列分析等。李庆，博士，西南财经大学教授、博士生导师，西南财经大学数字经济与交叉科学创新研究院副院长。毕业于韩国金乌国立工科大学。研究方向：金融智能、金融工程。

１ 绪论 ／ １ １.１ 研究背景 ／ １ １.２ 研究意义 ／ ３ １.２.１ 理论意义 ／ ３ １.２.２ 技术意义 ／ ４ １.２.３ 社会意义 ／ ４ １.３ 国内外研究现状 ／ ５ １.４ 本书创新点 ／ ９ １.５ 本书结构 ／ １０ ２ 混沌系统与图像加密基础 ／ １２ ２.１ 混沌系统 ／ １２ ２.１.１ 混沌系统的定义 ／ １２ ２.１.２ 混沌系统的特征 ／ １３ ２.１.３ 混沌系统的判定 ／ １５ ２.１.４ 常见的混沌系统 ／ １８ ２.２ 密码学 ／ ２３ ２.２.１ 密码学基本概念 ／ ２３ ２.２.２ 密码攻击类型 ／ ２４ ２.２.３ 密码攻击方法 ／ ２５ ２.３ 基于混沌系统的图像加密技术 ／ ２７ ２.３.１ 混沌系统与密码学的联系 ／ ２７ ２.３.２ 混沌系统与图像加密的融合 ／ ２７ ２.３.３ 图像置乱加密技术 ／ ２８ ２.３.４ 图像扩散加密技术 ／ ２９ ２.３.５ 图像混合加密技术 ／ ３０ ２.３.６ 图像滤波 ／ ３１ ２.３.７ 比特级加密 ／ ３２ ２.３.８ ＤＮＡ 计算 ／ ３３ ２.４ 图像加密技术评价标准 ／ ３６ ２.４.１ 密钥分析 ／ ３６ ２.４.２ 统计分析 ／ ３８ ２.４.３ 差分分析 ／ ４１ ２.４.４ 健壮性分析 ／ ４２ ２.４.５ 运行时间分析 ／ ４３ ３ 基于图像滤波和 ＤＮＡ 级扩散的超混沌图像加密算法 ／ ４４ ３.１ 五维超混沌系统 ／ ４５ ３.２ 滤波扩散 ／ ４６ ３.２.１ 用于图像加密的图像滤波 ／ ４６ ３.２.２ 改进的图像滤波 ／ ４７ ３.３ ＤＮＡ 级操作 ／ ４８ ３.３.１ ＤＮＡ 编码 ／ ４９ ３.３.２ 置乱 ／ ４９ ３.３.３ 扩散 ／ ４９ ３.３.４ ＤＮＡ 解码 ／ ５０ ３.４ 加解密流程 ／ ５１ ３.４.１ 加密算法 ／ ５１ ３.４.２ 解密算法 ／ ５１ ３.５ 实验测试与分析 ／ ５２ ３.５.１ 实验设置 ／ ５２ ３.５.２ 密钥空间分析 ／ ５２ ３.５.３ 密钥敏感性分析 ／ ５３ ３.５.４ 直方图分析 ／ ５４ ３.５.５ 信息熵分析 ／ ５５ ３.５.６ 相关性分析 ／ ５５ ３.５.７ 差分攻击 ／ ５８ ３.６ 本章小结 ／ ５９ ４ 基于明文关联动态滤波和 ＤＮＡ 级扩散的超混沌图像加密算法 ／ ６０ ４.１ 六维超混沌系统 ／ ６０ ４.２ 动态滤波 ／ ６２ ４.３ 比特级置乱 ／ ６３ ４.４ 加解密流程 ／ ６４ ４.４.１ 加密过程 ／ ６４ ４.４.２ 解密过程 ／ ６５ ４.５ 实验测试与分析 ／ ６５ ４.５.１ 实验设置 ／ ６５ ４.５.２ 密钥空间分析 ／ ６５ ４.５.３ 密钥敏感性分析 ／ ６６ ４.５.４ 直方图分析 ／ ６６ ４.５.５ 信息熵分析 ／ ６８ ４.５.６ 相关性分析 ／ ６８ ４.５.７ 差分攻击 ／ ７０ ４.６ 本章小结 ／ ７２ ５ 基于明文关联动态滤波和联合置乱扩散的超混沌图像加密算法 ／ ７３ ５.１ 安全哈希函数 ／ ７３ ５.２ 超混沌系统 ／ ７４ ５.２.１ 四维超混沌系统 ／ ７４ ５.２.２ 超混沌系统的初值生成 ／ ７６ ５.３ 联合置乱扩散 ／ ７７ ５.３.１ 辅助矩阵的生成 ／ ７７ ５.３.２ 联合置乱和扩散算法 ／ ７８ ５.４ 加解密流程 ／ ７９ ５.４.１ 加密流程 ／ ７９ ５.４.２ 解密流程 ／ ８０ ５.５ 实验测试与分析 ／ ８０ ５.５.１ 实验设置 ／ ８０ ５.５.２ 密钥空间分析 ／ ８０ ５.５.３ 密钥敏感性分析 ／ ８１ ５.５.４ 直方图分析 ／ ８２ ５.５.５ 信息熵分析 ／ ８３ ５.５.６ 相关性分析 ／ ８３ ５.５.７ 差分分析 ／ ８６ ５.５.８ 运行效率分析 ／ ８７ ５.６ 本章小结 ／ ８７ ６ 基于离散超混沌系统和快速联合置乱扩散的彩色图像加密 ／ ８９ ６.１ 四维离散超混沌系统 ／ ８９ ６.２ 超混沌序列的生成 ／ ９２ ６.３ 快速联合置乱扩散 ／ ９２ ６.４ 加解密算法 ／ ９５ ６.４.１ 加密算法 ／ ９５ ６.４.２ 解密算法 ／ ９８ ６.５ 实验测试与分析 ／ ９９ ６.５.１ 实验设置 ／ ９９ ６.５.２ 密钥空间分析 ／ １００ ６.５.３ 密钥敏感性分析 ／ １００ ６.５.４ 直方图分析 ／ １０１ ６.５.５ 信息熵分析 ／ １０３ ６.５.６ 相关性分析 ／ １０５ ６.５.７ 差分分析 ／ １０９ ６.５.８ 健壮性分析 ／ １１１ ６.５.９ 运行效率分析 ／ １１３ ６.６ 本章小结 ／ １１４ ７ 基于分数阶超混沌系统和多阶段八碱基 ＤＮＡ 级置乱与扩散的明文关联彩色图像加密 ／ １１５ ７.１ 五维分数阶超混沌系统 ／ １１６ ７.２ 八碱基 ＤＮＡ 计算 ／ １１８ ７.３ 明文关联超混沌序列的生成 ／ １２０ ７.４ 一维序列上的八碱基 ＤＮＡ 级置乱与扩散 ／ １２２ ７.５ 三维立方体上的八碱基 ＤＮＡ 级置乱 ／ １２３ ７.６ 三维立方体上的八碱基 ＤＮＡ 级扩散 ／ １２５ ７.７ 加解密算法 ／ １２７ ７.７.１ 加密算法 ／ １２７ ７.７.２ 解密算法 ／ １２９ ７.８ 实验测试与分析 ／ １２９ ７.８.１ 实验设置 ／ １２９ ７.８.２ 密钥空间分析 ／ １３０ ７.８.３ 密钥敏感性分析 ／ １３０ ７.８.４ 直方图分析 ／ １３１ ７.８.５ 信息熵分析 ／ １３３ ７.８.６ 相关性分析 ／ １３５ ７.８.７ 差分分析 ／ １３８ ７.８.８ 健壮性分析 ／ １４１ ７.８.９ 讨论 ／ １４２ ７.９ 本章小结 ／ １４２ ８ 总结与展望 ／ １４４ ８.１ 总结 ／ １４４ ８.２ 展望 ／ １４６ 参考文献 ／ １４８ 附录 彩色图片二维码 ／ １６０ 后记 ／ １６１