基于混沌理論的數(shù)字圖像加密算法的研究與設計.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術和網絡技術的發(fā)展，圖像信息已經成為信息交流的重要載體。為保證信息的安全，人們對信息的加密性能提出了更高的要求。因為圖像數(shù)據信息量大且冗余度高，那些對文本信息加密有良好效果的算法并不適合于圖像加密。因此，如何保證數(shù)字圖像信息的安全成為研究的熱門課題。
　　針對圖像數(shù)據信息的特點，同時為提高圖像加密的效率和安全性，目前許多圖像加密算法都運用了混沌理論。混沌系統(tǒng)是一種高復雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)，具有偽隨機性和確定性，以及對初

2、始條件和系統(tǒng)參數(shù)的極端敏感性。且生成的混沌序列具有非周期性和類隨機特性。同時混沌序列具有良好的密碼特性，非常適合于信息加密。利用混沌序列進行圖像加密，加密后的圖像灰度分布均勻，相鄰像素點的相關性小，加密效果好，安全性高。
　　本文介紹了混沌的定義、基本概念、特征、判別方法及幾種典型的混沌系統(tǒng)。研究了目前幾種常見的圖像加密方法，并在此基礎上深入研究了基于置亂-擴散型的圖像加密方式，對其進行了安全性分析。本文設計并實現(xiàn)了一種基于置亂-

3、擴散型的圖像加密算法，即基于三維Cat映射的圖像加密算法。該算法使用三維Cat映射作為圖像置亂變換的混沌系統(tǒng)，并基于Logistic映射對擴散變換進行了改進，提高了算法的安全性。同時，也指出了該算法存在的不足，為此，本文另提出了一種改進的基于置亂-擴散結構的、控制參數(shù)可變的圖像加密算法。在改進算法的每輪加密過程中，置亂的控制參數(shù)除了與密鑰相關之外，還受到本輪的加密圖像特定像素點的值的影響;同時，擴散階段的密鑰流來源于一個混沌映射，它與明