基于混沌映射的数字图像置乱算法

论文摘要

数字图像信息安全,是伴随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展而产生的新问题。近年来,数字图像技术逐渐克服了往日因存储量巨大而带来的困难,成为信息表达方式的主流,如何保证数字图像信息的安全成为国际上热门的研究课题。数字图像置乱方法是数字图像加密的重要技术,并且有很多种已经成熟的置乱方法,如基于矩阵变换的置乱方法、基于某种曲线变换的置乱算法、基于像素值的置乱方法、基于混沌映射的置乱方法等等。数字图像是一幅直观清晰的图像,置乱加密原理是将清晰的原始图像经过矩阵、曲线变换置乱后,得到一幅混乱的图像,且从加密后的图像中得不到任何与原始图像有关的信息。由于混沌序列具有类随机性和初值敏感性,所以利用混沌序列进行图像置乱,置乱后的图像相关性更小,即相邻点像素值差距更大时,因而置乱效果会更好。基于这种目的,本文提出了两种基于混沌映射的图像置乱的方法,一种是先通过Cat映射变换,设置初值对像素点进行重新排列以实现位置置乱,然后将位置置乱后的图像利用Lu映射,再次置乱其像素值,从而得到双重置乱的加密图像。另一种置乱方法是先利用Logistic映射设置初值产生两个置乱序列,用产生的其中一个置乱序列先对图像进行位置置乱,然后用另一个序列对位置置乱后的图像进行二次置乱,实现图像双重加密的效果。本文利用Matlab进行了大量的仿真试验,并对实验结果进行分析,验证了方法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 混沌密码的发展历史及现状
• 1.3 数字图像置乱的进展及现状
• 1.3.1 数字图像置乱的进展
• 1.3.2 数字图像置乱算法
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 密码学与混沌理论基础
• 2.1 密码学概述
• 2.1.1 密码学发展历史
• 2.1.2 密码学的基本概念
• 2.2 混沌概述
• 2.2.1 混沌理论的发展历史
• 2.2.2 混沌的定义及基本特性
• 2.2.3 混沌序列
• 2.2.4 几种经典混沌映射
• 2.3 本章小结
• 第3章 一种基于 Cat映射和 Lu映射的图像置乱算法
• 3.1 基于 Cat 映射的位置置乱
• 3.1.1 Cat 映射
• 3.1.2 基于Cat 映射的位置置乱算法原理
• 3.1.3 基于Cat 映射的位置置乱算法步骤与实验分析
• 3.1.4 安全性分析
• 3.2 基于 Lu 混沌映射的像素值置乱
• 3.2.1 基于Lu 混沌映射的像素值置乱算法原理及步骤
• 3.2.2 图像置乱效果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 一种基于 Logistic 映射的图像置乱算法
• 4.1 Logistic 映射
• 4.2 基于 Logistic 映射的图像置乱算法原理
• 4.3 基于 Logistic 映射的图像置乱算法实现步骤
• 4.4 实验结果及分析
• 4.4.1 密钥敏感性分析
• 4.4.2 抗统计攻击性
• 4.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢