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《哈尔滨理工大学》 2010年
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图像仿射模变换均匀置乱方法研究

邹奇峰  
【摘要】: 随着计算机网络技术和多媒体技术的快速发展和应用,图像信息的安全成为一个日益重要的研究课题。与文本信息不同,数字图像具有数据量大、冗余度高的特点,这使得应用传统密码学加密方法有很大的局限性。近年来人们针对数字图像的特点发展了数字图像置乱技术,并且形成了很多成熟的置乱方法,最常见的有基于像素位置的置乱方法、基于像素值的置乱方法、与混沌映射相结合的置乱方法等。 数字图像可以看成是一个矩阵,图像置乱的原理就是通过一定的算法将这个矩阵打乱,同时尽量改变矩阵中数值大小,改变图像灰度直方图。仿射模变换是一种易于实现的图像加密方法,它具有和Cat变换类似的周期性,但其密钥量小、安全性差、抗图像攻击能力弱,而且只进行有限的几次置乱效果并不理想。Logistic混沌序列具有伪随机性、对初始条件敏感、遍历性等特点,常和其他置乱方法相结合用于图像加密,但其并不满足均匀分布。 本文从提高加密图像熵的角度出发,引出分块均匀置乱思想,用数学方法对理想的均匀置乱状态和图像最佳分块大小进行理论分析,然后对Logistic混沌映射进行改进使其满足均匀分布。将经典的仿射模变换与改进的Logistic混沌映射进行了图像位置置乱;并采用扩散因子与混沌映射结合进行像素值置乱,达到改变图像灰度直方图的目的。该算法最终实现了图像双重加密。 本文利用MATLAB进行了大量的仿真实验,理论分析和实验结果表明,本文算法只进行一次加密就能得到较好的加密效果,同时抗穷举攻击能力强,安全性更高,抵抗剪切攻击和噪声攻击能力也得到增强。并且本文结合量化指标详细分析了实验结果,确定了算法的有效性和可行性。最后,运用VC++ 6.0设计了可以独立运行的软件。充分说明了算法的实用性。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

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