基于時(shí)空混沌映射的圖像加密算法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的快速發(fā)展,信息安全問題日益突出。信息技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)信息安全提出了越來越高的要求,迫切地需要新理論和技術(shù)來增強(qiáng)信息交換的安全性。對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加密是保證數(shù)字圖像安全傳輸?shù)闹匾侄沃?。圖像加密不同于文本加密,由于圖像具有信息量大、相鄰像素相關(guān)性強(qiáng)等本質(zhì)特征,所以傳統(tǒng)的針對(duì)文本加密算法DES、IDEA、RSA等不能完全滿足加密安全性的需要。
　　混沌是確定的宏觀的非線性系統(tǒng)在一定條件下所呈現(xiàn)的不確定的或不

2、可預(yù)測(cè)的藐似隨機(jī)的現(xiàn)象。由其產(chǎn)生的序列是偽隨機(jī)的、不可長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的、在理想條件下具有無限大的周期,可以提供巨大的密鑰空間、是非周期又不收斂的。最為重要的是,混沌映射對(duì)初值變化的極端敏感,即初始狀態(tài)只有微小差別的兩個(gè)同構(gòu)混沌系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生兩組完全不同的、互不相關(guān)的混沌序列值。由于安全性高、加密速度快,基于混沌的圖像加密技術(shù)得到了廣泛的研究。與一般的混沌映射相比,時(shí)空混沌系統(tǒng)由于具有優(yōu)越的混沌動(dòng)態(tài)性能,故已應(yīng)用到混沌密碼學(xué)中。時(shí)空混沌

3、系統(tǒng)是一個(gè)推廣的空間系統(tǒng),它展示了時(shí)間和空間的非線性的動(dòng)態(tài)空間行為。耦合映像格子(CMLs)經(jīng)常用作時(shí)空混沌系統(tǒng)的基本模型。
　　本文簡(jiǎn)要介紹了基于混沌理論的圖像加密技術(shù)發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀,探討了數(shù)字圖像加密和密碼學(xué)的基本原理和方法。由于小波變換能減少數(shù)據(jù)的冗余度,提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲嚎s率,本文提出了基于小波變換的圖像加密算法。同時(shí),根據(jù)混沌映射具有偽隨機(jī)性、確定性和對(duì)初始條件與系統(tǒng)參數(shù)的極端敏感的特性,又提出了將混沌映射Lorenz

4、和耦合映像格子系統(tǒng)與數(shù)字圖像加密相結(jié)合,從而可以構(gòu)造出很好的圖像加密算法。本文研究了小波變換和混沌映射的性質(zhì),提出了一種基于小波變換和時(shí)空混沌映射的生成方法,然后用其對(duì)圖像離散小波變換后系數(shù)矩陣進(jìn)行置亂和擴(kuò)散處理問題,進(jìn)行了加密圖像的密鑰空間分析、密鑰敏感性測(cè)試、置亂度分析及直方圖比較實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該混沌序列加解密算法擴(kuò)展了密鑰空間,密文分布均勻,能夠克服低維混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)易受攻擊的缺點(diǎn)。具有密圖文件保密性高,密鑰簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。最后,