An image encryption algorithm based on a 3D hyperchaotic map and non-uniform block-based hybrid diffusion

Bin Ge

doi:10.1016/j.jisa.2026.104635

An image encryption algorithm based on a 3D hyperchaotic map and non-uniform block-based hybrid diffusion

2026-09-01

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AI

DOI：10.1016/j.jisa.2026.104635

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为解决传统混沌映射的局限性，如参数范围窄、动态性能弱，以及现有图像加密算法中单一扩散策略和安全性与效率之间的权衡问题，本文提出了一种利用三维超混沌映射和非均匀分块混合扩散的图像加密算法。首先，通过耦合自定义一维混沌映射（1D-ISCM）与Henon映射，构建了一种新型三维超混沌映射（3D-ISCHM），其展现出更宽的混沌范围和增强的超混沌特性。其次，在预处理阶段，利用1D-ISCM序列填充明文图像的外层像素以抵抗选择明文攻击，并引入骰子映射执行动态交织循环移位，从而实现高效的全局置乱。最后，在核心扩散阶段，利用混沌序列将图像动态划分为非均匀分块，并根据分块大小自适应地应用不同扩散方法。对于较小的分块，采用集成动态位级重排、DNA编码和跨层操作的DNA扩散策略；对于较大的分块，采用结合位级置乱和像素级扩散的协同方法，使两种扩散策略共同平衡加密安全性与计算效率。实验结果表明，所提出的方案具有高信息熵（7.9993）和庞大的密钥空间（2^398），NPCR和UACI值分别达到99.6113%和33.4598%；总体而言，该方案表现出良好的安全性能和计算效率，并具备优异的鲁棒性。

Keyword:

Image encryption

Hyperchaotic map

Non-uniform block

Hybrid diffusion

DNA diffusion

An image encryption algorithm based on a 3D hyperchaotic map and non-uniform block-based hybrid diffusion

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