基于混沌理論的空域圖像加密算法研究.pdf

1、隨著數(shù)字多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，信息安全問題越來越突出。數(shù)字圖像因其形象、直觀與生動等特點，成為多媒體交流重要的傳輸介質(zhì)。為了能夠確保數(shù)字圖像在傳輸過程中的安全，最直接有效的方法就是對數(shù)字圖像進(jìn)行加密處理。而數(shù)字圖像具有數(shù)據(jù)量大、冗余度大、相關(guān)性高等特點，傳統(tǒng)的加密算法不再適用?；煦缋碚撘蚱渚哂袀坞S機(jī)性、對初始值的敏感依賴性等密碼學(xué)特性，使人們不斷將其應(yīng)用于圖像加密中。針對單一地使用低維混沌系統(tǒng)對圖像加密，其密鑰空間小，安全性低等缺點，將

2、多混沌系統(tǒng)與超混沌系統(tǒng)應(yīng)用于圖像加密算法中。本文主要做了以下工作:
　　(1)分析了關(guān)于國內(nèi)外混沌圖像加密算法的研究現(xiàn)狀及研究意義，詳細(xì)介紹了混沌理論、密碼學(xué)及混沌密碼學(xué)等相關(guān)理論知識，并對二者的關(guān)系進(jìn)行了簡要分析。接著對數(shù)字圖像加密算法設(shè)計原則、設(shè)計步驟以及圖像加密評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了總結(jié)。
　　(2)設(shè)計了一種基于多混沌映射的圖像加密算法。該算法在置亂階段引入Logistic映射產(chǎn)生控制參數(shù)，利用Arnold映射對圖像先進(jìn)行全

3、局置亂再分塊置亂，達(dá)到了二次置亂的效果，再利用Henon混沌映射生成的序列，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗笈c置亂圖像進(jìn)行異或運算以實現(xiàn)像素值的改變，充分打亂圖像的像素相關(guān)性，達(dá)到了很好的加密效果。實驗結(jié)果表明，該算法簡單易行，密鑰空間大，同時能有效地抵御各種攻擊，具有良好的安全性，魯棒性好等加密性能。
　　(3)提出一種基于改進(jìn)Arnold變換的多混沌圖像加密算法，實現(xiàn)了圖像的加密。首先對傳統(tǒng)的Arnold變換方程做了改進(jìn)，提高了置亂效果和置亂

4、性能;并引入了Kent映射產(chǎn)生Arnold變換控制參數(shù)，使得到的Arnold矩陣每次都不同。再利用二維Logistic映射進(jìn)行灰度值替代加密操作。實驗數(shù)據(jù)表明，該算法置亂度好，密鑰空間大，能有效地抵御各種統(tǒng)計攻擊。
　　(4)針對已有的混沌圖像加密算法的缺陷，提出基于混沌映射的多輪選擇自適應(yīng)圖像加密算法，該算法先利用Logistic-sine混沌映射對明文圖像進(jìn)行位置置亂，然后將置亂后的圖像分成2*2子塊，再利用超混沌系統(tǒng)對子塊圖