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混沌及其在图像加密中的应用研究

叶群  
【摘要】: 图像加密技术常见的方式是对数字图像进行位置置乱和灰度变换,隐藏图像中包含的有用信息,为数字图像提供基于内容的保护技术,实现对图像信息的隐藏保护。近些年来,人们根据图像的特点已经提出很多的图像加密算法,但是算法的安全性和效率有待进一步的提高。 混沌作为一种非线牲动力系统,产生的混沌信号具有类噪声,宽带连续频谱性质,具有高度的伪随机特性,然而它本身又具有确定性,并且它对初始条件具有高度的敏感性,所以它天生就具有密码学的特性。如果将用混沌系统产生的混沌序列应用于图像加密技术中,可大大提高加密算法的安全性,将会获得很好的加密效果。 本文研究的是基于混沌的图像加密技术,主要包括混沌序列的产生和混沌加密算法。文章首先对图像加密技术和混沌基本知识做了一些简单的阐述,并讨论了几种常见的混沌映射,给出了一种改进的混沌序列——基于CNN和混沌交错映射的伪随机序列,并对所产生的混沌序列的伪随机性能进行了计算和仿真,结果表明所给出的混沌序列具有优良的特性。 其次,给出了一种基于交叉混沌序列的图像加密算法,它能很好地解决图像处理中的效率和安全性这一对矛盾,是一种实用的图像加密算法。 最后,文章给出了一种基于混沌的对称图像加密算法,并分析了此算法在医学图像中的应用。在此算法中,位置置乱时采用了Cat Map混沌映射;在S-box的设计中,使用了Chen混沌系统。实验表明,这种加密算法具有更好的安全性能,为医学图像信息的网络传输提供了一种很好的安全保障。 论文最后对研究工作进行了总结,并对今后的研究方向进行了展望。


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