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Erschienen in: Soft Computing 11/2022

09.01.2022 | Application of soft computing

An image encryption scheme based on particle swarm optimization algorithm and hyperchaotic system

verfasst von: Yuling Luo, Xue Ouyang, Junxiu Liu, Lvchen Cao, Yanli Zou

Erschienen in: Soft Computing | Ausgabe 11/2022

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Abstract

Protecting digital images is crucial, and image encryption schemes based on chaotic systems have been extensively studied where image permutation is a critical process. The updating processes of particle swarm optimization algorithm have the ability to change the rules of particles motion, and it can be employed to permutate image. In this work, an image encryption scheme based on the updating processes of particle swarm optimization algorithm and hyperchaotic system is proposed. Specifically, a key generation mechanism combined with secure hash algorithm 256 hash is first introduced to generate the initial values of hyperchaotic complex Lü system. Then, the plain image is confused by the position and velocity updating processes of particle swarm optimization algorithm. In addition, an adaptive diffusion mechanism is designed and applied to the confused image to obtain the final cipher image. Simulation results and security analysis show that the proposed scheme exhibits good performance of sophisticated dynamic behavior, high sensitivity to key, and effectively resisting the typical cryptanalysis attacks, and provides an alternative to real-time image encryption application.

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Literatur
Zurück zum Zitat Luo Y, Ouyang X, Liu J, Cao L (2019) A colour image encryption using genetic operators and generalized henon chaotic mapping. In: 21st IEEE International conference on high performance computing and communications (HPCC) pp. 1720–1725 Luo Y, Ouyang X, Liu J, Cao L (2019) A colour image encryption using genetic operators and generalized henon chaotic mapping. In: 21st IEEE International conference on high performance computing and communications (HPCC) pp. 1720–1725
Zurück zum Zitat Ouyang X, Luo Y, Liu J, Liu Y, Bi J, Qiu S (2018) Period analysis of chaotic systems under finite precisions. In: international conference on systems engineering (ICSEng) pp. 1–5 Ouyang X, Luo Y, Liu J, Liu Y, Bi J, Qiu S (2018) Period analysis of chaotic systems under finite precisions. In: international conference on systems engineering (ICSEng) pp. 1–5
Zurück zum Zitat Rukhin A, Soto J, Nechvatal J (2010) A statistical test suite for random and pseudorandom number generators for cryptographic applications, Nist Special Publication pp. 1–131 Rukhin A, Soto J, Nechvatal J (2010) A statistical test suite for random and pseudorandom number generators for cryptographic applications, Nist Special Publication pp. 1–131
Zurück zum Zitat Shreef MA, Hoomod HK (2013) Image encryption using lagrange-least squares interpolation. Int J Adv Comput Sci Inf Technol 2:35–55 Shreef MA, Hoomod HK (2013) Image encryption using lagrange-least squares interpolation. Int J Adv Comput Sci Inf Technol 2:35–55
Metadaten
Titel
An image encryption scheme based on particle swarm optimization algorithm and hyperchaotic system
verfasst von
Yuling Luo
Xue Ouyang
Junxiu Liu
Lvchen Cao
Yanli Zou
Publikationsdatum
09.01.2022
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Soft Computing / Ausgabe 11/2022
Print ISSN: 1432-7643
Elektronische ISSN: 1433-7479
DOI
https://doi.org/10.1007/s00500-021-06554-y

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