基于位平面分解和混沌理論的圖像加密算法.pdf

1、隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)上每天都有大量的圖像和視頻在傳播和分享。圖像和視頻的出現(xiàn)使我們的生活變得豐富多彩，但同時(shí)也帶來了一系列的問題。例如，人們?cè)絹碓较矚g把圖像保存在網(wǎng)絡(luò)空間（如，云存儲(chǔ)），如果這些圖像沒有采用任何技術(shù)保護(hù)措施，那么個(gè)人隱私信息就有可能會(huì)被泄漏。因此，迫切需要采取一些技術(shù)手段來保護(hù)圖像內(nèi)容安全。針對(duì)這一方面的需求，研究人員提出了許多方法，其中圖像加密就是其中的一種有效方法。圖像加密將明文圖像轉(zhuǎn)化為一幅無意義的密文

2、圖像，使得非法攻擊者無法從加密后的圖像中獲取有用信息，因此可以實(shí)現(xiàn)圖像內(nèi)容安全保護(hù)。
　　本文設(shè)計(jì)了兩種新的圖像加密算法，豐富了圖像內(nèi)容安全保護(hù)理論和技術(shù)，具有重要的理論意義和較好的應(yīng)用價(jià)值。論文首先介紹了圖像加密的研究背景和發(fā)展?fàn)顩r，在此基礎(chǔ)上，利用位平面分解和混沌理論設(shè)計(jì)了兩種性能優(yōu)異的加密算法，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.提出基于位平面分解和混沌映射的多圖像加密算法
　　該算法可以同時(shí)

3、加密四幅灰度圖像，最終輸出得到一幅PNG格式的加密圖像，具體步驟如下。先將輸入的四幅灰度進(jìn)行位平面分解，依次對(duì)每個(gè)位平面進(jìn)行重疊分塊并用Henon混沌映射來控制不同位平面間的隨機(jī)塊交換，接著用Logistic混沌映射生成秘密矩陣，分別計(jì)算四幅置亂圖像與該矩陣的異或操作，最后將四個(gè)異或操作結(jié)果分別看作PNG圖像的紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量和透明分量，于是得到最終的加密結(jié)果。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法有較好的安全性和魯棒性。
　　

4、2.提出基于Arnold變換和混沌理論的彩色圖像加密算法
　　為了確保加密算法對(duì)輸入圖像的個(gè)別像素變化敏感，提出聯(lián)合使用哈希函數(shù)SHA-256、Arnold變換和超混沌理論來設(shè)計(jì)彩色圖像加密算法。具體而言，該算法先將圖像輸入SHA-256，并用輸出的哈希值構(gòu)造密鑰以控制Chen超混沌系統(tǒng)。然后，拼接彩色圖像的紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量，并對(duì)拼接矩陣進(jìn)行方形重疊分塊，用Arnold變換對(duì)各個(gè)分塊進(jìn)行置亂加密。接著，利用Chen超混沌系統(tǒng)生成