Arnold加密算法改进

论文摘要

传统Arnold数字图像加密算法实现简单,加密效果好,解密算法简单,广泛应用在数字图像加密领域。Arnold算法加密密钥是变换的次数,但存在密钥空间过小,容易受到穷举攻击等缺点。本文提出3种Arnold变换改进算法,扩展了Arnold变换的应用范围,并在实验中验证了算法的优缺点。本文的创新点主要包括以下几个方面：1.提出了基于划分的Arnold变换算法(算法2),通过在图像上随机找到一个像素点,将图像划分成四个正方形并分别用不同的迭代次数进行Arnold变换,然后组合成加密图像。通过这种方式扩展了Arnold变换的密钥空间,实现了算法和密钥的分离,符合Kerckhoffs准则,并增强了算法的抗穷举攻击能力,通过实验证明算法2取得了较好的加密效果。2.将基于划分的Arnold变换算法应用于彩色图像的加密上,形成算法3,通过将RGB图像分解成R、G、B三个颜色分量,并在每个颜色分量上应用算法2,取得了较好的加密效果。3.将划分的思想应用在矩形图像上形成算法4,该算法将矩形图像分成多个正方形图像,然后实施Arnold变换。算法在解决用Arnold变换处理矩形图像问题的同时,也增强了算法的安全性,具有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 图像加密算法的现状
• 1.2.1 基于位置空间的图像加密算法
• 1.2.2 基于变换空间的图像加密算法
• 1.2.3 基于色彩空间的图像加密算法
• 1.3 本文的主要工作结构及创新点
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 数字图像加密算法及评价方法
• 2.1 基本概念
• 2.1.1 数字图像的定义
• 2.2 Arnold变换
• 2.2.1 Arnold变换的定义
• 2.2.2 数字图像的Arnold变换
• 2.2.3 Arnold变换的恢复算法
• 2.2.3.1 基于周期性的恢复算法
• 2.2.3.2 基于反变换的恢复算法
• 2.2.4 Arnold变换仿真及性能分析
• 2.3 数字图像加密评价方法
• 2.3.1 不动点比
• 2.3.2 信息熵
• 2.3.3 灰度平均变化值
• 2.3.4 图像的r-m自相关度
• 2.3.5 图像相似度
• 2.4 本章小结
• 第3章 Arnold变换算法改进及推广
• 3.1 算法描述
• 3.2 算法分析
• 3.2.1 时间复杂度分析
• 3.2.2 安全性分析
• 3.3 有关彩色图像加密分析
• 3.3.1 以像素为单位加密
• 3.3.2 三个颜色分量分别加密（算法3.2）
• 3.4 矩形图像的加密
• 3.4.1 矩形图像的加密算法（算法4）
• 3.4.2 矩形图像的解密算法
• 3.4.3 算法分析
• 3.5 小结
• 第4章 仿真实验与分析
• 4.1 仿真实验
• 4.2 密钥敏感性分析
• 4.3 抗干扰性分析
• 4.4 加密程度评估
• 4.4.1 不动点比
• 4.4.2 灰度平均变化值
• 4.4.3 信息熵
• 4.5 本章小结
• 第5章 结束语
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 下一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 发表的论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表