基于混沌的數(shù)字圖像加密算法研究.pdf

1、數(shù)字圖像信息安全是伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展而產(chǎn)生的新課題。近年來(lái)，圖像信息在網(wǎng)絡(luò)上越來(lái)越流行，但由于某些圖像信息涉及個(gè)人隱私、商業(yè)秘密甚至國(guó)家安全，必須采取秘密傳輸?shù)姆绞?，因此圖像加密技術(shù)也越來(lái)越受到重視。由于混沌具有遍歷性、類(lèi)隨機(jī)性、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)和初值極度敏感性、不可預(yù)測(cè)性等優(yōu)良特性，與密碼學(xué)之間存在一些對(duì)應(yīng)關(guān)系，能為圖像加密算法的研究提供新的思路和參考。
　　本文首先介紹了數(shù)字圖像加密技術(shù)的研究背景和意義，概述了圖

2、像加密的基本原理，總結(jié)了混沌圖像加密算法的研究現(xiàn)狀及基本思路。然后介紹了混沌基本理論，包括混沌理論的發(fā)展歷程、定義、主要特征，以及幾種常見(jiàn)的混沌模型。本文的主要工作是研究基于混沌的圖像加密算法，以利用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌序列進(jìn)行置亂、在混沌系統(tǒng)中滲入加密密鑰、結(jié)合混沌同步等為基本思路，提出了兩種基于混沌的數(shù)字圖像加密算法。
　　一是結(jié)合分?jǐn)?shù)階傅里葉變換與混沌置亂思想，將數(shù)字圖像從空域變換到分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域，分別在空域和變換域利用混

3、沌序列對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行像素位置置亂。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像像素位置的置亂，而且還改變了圖像像素的灰度值。此外，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階數(shù)及其可加性為圖像加密方案提供了更多的自由度，擴(kuò)大了密鑰空間。這部分對(duì)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的基本理論進(jìn)行了介紹，還給出了分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的一種二維離散化算法。
　　二是結(jié)合混沌同步思想，利用分?jǐn)?shù)階陳氏混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌序列來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行像素位置置亂，并將置亂后的圖像信息掩蓋在混沌信號(hào)中，形成在信道上傳輸?shù)拿芪男盘?hào)

4、。再利用混沌同步系統(tǒng)在接收端進(jìn)行混沌去掩蓋和逆置亂操作，恢復(fù)原始圖像信息。分?jǐn)?shù)階混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)比整數(shù)階系統(tǒng)具有更復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，且能為圖像加密方案提供更大的密鑰空間。這部分介紹了分?jǐn)?shù)階陳氏混沌系統(tǒng)及其同步系統(tǒng)，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)仿真。
　　最后對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)字圖像加密算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證了算法的加解密效果，并對(duì)算法進(jìn)行了安全性分析，主要進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)特性分析、密鑰空間和敏感性分析以及魯棒性分析。實(shí)驗(yàn)表明，提出的加密算法具有良好的安全性