基于广义帐篷映射的图像加密算法

论文摘要

随着科技的迅速发展和社会的不断进步,信息的载体变得丰富多样,比如,文字,图像,语音,影像等.计算机技术和科技的发展使得网络传输数字图像变得方便快捷,同时数字图像的安全性也受到前所未有的挑战.数字图像的安全性包括保密性,完整性,鉴别性,不可抵赖性.传统的图像加密算法如DES,AES和RSA等已不能很好的满足当代的需求.传统的图像加密算法在密钥空间,密钥敏感性,抗统计等方面表现不足.而基于混沌动力系统的加密算法则能很好的抵抗以上攻击.本文的主要工作如下:(1)第四章利用平面帐篷映射的敏感性,伪随机性,遍历性,设计了一种图像置乱算法,然后用CML算子来达到像素扩散的目的.以大小为256×256的Lena图做数值实验.实验表明该加密算法有较高的密钥空间,加密图像的灰度图接近均匀分布,即使对加密图施加JEPG压缩,椒盐噪声,剪切等攻击,也能解密出原图信息.(2)第五章定义了一维,二维,三维广义帐篷映射,三维帐篷映射是三维广义帐篷映射的特殊形式,然后设计了一种基于三维帐篷映射的图像加密算法.实验表明该加密算法具有良好的安全性,鲁棒性,而且在相关性,NPCR和UACI等方面也有优异的表现.接下来把该加密算法与基于小波变换的图像融合相结合,并做仿真实验.实验表明,该融合技术具有抗剪切,加噪,压缩等攻击的鲁棒性.最后,基于一维三个参数广义帐篷映射轨道的遍历性,设计了一种图像加密算法.该算法的密钥空间达到10110.

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 数字图像的相关概念
• 1.2.2 数字图像加密技术的分类
• 1.2.3 混沌的发展史
• 1.3 本文的工作与组织结构
• 第2章 混沌吸引子的特性和判别方法
• 2.1 混沌吸引子的定义
• 2.2 映射在混沌吸引子上的特性
• 2.3 混沌吸引子的判别方法
• 2.3.1 李雅普诺夫指数
• 2.3.2 混沌吸引子的检验
• 第3章 伪随机序列
• 3.1 伪随机序列的定义
• 3.2 伪随机序列的标准
• 第4章 基于平面帐篷映射的数字图像加密法
• 4.1 平面帐篷映射的混沌吸引子
• 4.2 由平面帐篷映射产生伪随机序列
• 4.2.1 二值序列的生成
• 4.3 加密算法
• 4.3.1 像素的扩散
• 4.3.2 像素矩阵的置乱
• 4.4 算法分析
• 4.4.1 密钥敏感性和密钥空间分析
• 4.4.2 统计分析
• 4.4.3 抗JEPG 压缩试验
• 4.4.4 抗噪声实验
• 4.4.5 抗剪切实验
• 第5章 广义帐篷映射和基于三维帐篷映射的图像加密算法
• 5.1 广义帐篷映射的定义及其相关特性
• 5.1.1 定义
• 5.1.2 三维帐篷映射的动力学行为
• 5.2 加密算法
• 5.2.1 像素扩散
• 5.2.2 维数提升
• 5.2.3 像素置乱
• 5.2.4 重复循环
• 5.3 算法分析
• 5.3.1 相关性分析
• 5.3.2 NPCR 检测和UACI 检测
• 5.3.3 攻击实验
• 5.4 在图像融合中的应用
• 5.4.1 攻击实验
• 5.5 基于一维三个参数广义帐篷映射的图像加密算法
• 第6章 总结和展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 本文展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历