基于混沌和Gyrator變換的彩色圖像加密算法研究.pdf

1、lYiltt13II12I19lIIIl6I115Illl18ilt8IIIIIIY3296588⑧西安鄂霄大擎碩士研究生學(xué)位論文基于混沌和Gyrator變換的彩色圖像加密算法研究作者：李彤指導(dǎo)教師：張雪鋒教授學(xué)科(專業(yè))：信息安全提交論文日期：二。一七年六月D岳之)摘要摘要隨著互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，圖像、語(yǔ)音、視頻等多媒體通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新興技術(shù)的推廣極大地影響著人們工作、生活和學(xué)習(xí)的方式。數(shù)字圖像作為多媒體技術(shù)的重要組成，可

2、能承載著敏感信息，因此其存儲(chǔ)和傳輸?shù)陌踩允侵陵P(guān)重要的。如何保障圖像數(shù)據(jù)的安全并提高加密算法的效率是當(dāng)前研究的重點(diǎn)方向。數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量大、相鄰像素相關(guān)性強(qiáng)、冗余度高，因此傳統(tǒng)文本數(shù)據(jù)的加密算法不再適用于加密數(shù)字圖像。鑒于混沌系統(tǒng)具有初值敏感性、遍歷性等良好的密碼學(xué)特征，基于混沌的圖像加密算法成為圖像加密的主流技術(shù)之一。本文介紹了數(shù)字圖像加密技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、混沌基礎(chǔ)理論、Gyrator變換及其在圖像加密技術(shù)中的應(yīng)用。在

3、此基礎(chǔ)上，提出了二種彩色圖像加密算法，論文的主要工作包括：1設(shè)計(jì)了一種基于耦合映像格子的彩色圖像加密算法。首先利用一維魯棒混沌映射對(duì)彩色圖像的三基色矩陣基于比特運(yùn)算進(jìn)行置亂操作并分塊，通過(guò)耦合映像格子生成S盒，對(duì)子矩陣進(jìn)行輪加密，實(shí)現(xiàn)在分量?jī)?nèi)擴(kuò)散加密的同時(shí)降低三基色分量同位置對(duì)應(yīng)像素的相關(guān)性。算法將Logistic映射結(jié)合明文信息得到混沌系統(tǒng)的初值，有效提高了加密算法對(duì)系統(tǒng)初值和明文的敏感性，理論分析及實(shí)驗(yàn)表明該算法具有較好的安全性。2

4、設(shè)計(jì)了一種基于Gyrator變換的彩色圖像分組加密算法。對(duì)彩色圖像的三基色矩陣預(yù)處理，重組得N個(gè)矩陣，將其分為左右二部分，分別作為Gyrator變換的輸入和雙隨機(jī)相位編碼中二個(gè)隨機(jī)相位掩模板，利用明文矩陣代替隨機(jī)白噪聲函數(shù)，能夠降低密鑰存儲(chǔ)難度。該算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)明文信息的充分混淆，通過(guò)選擇合適的迭代次數(shù)，在提高安全性等性能的同時(shí)，保證了明文信息的完整性，有效改善了因計(jì)算機(jī)精度引起的解密圖像失真的問(wèn)題。理論分析并通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明該算法具有較好的