基于logistic混沌系统与魔方变换的图像加密方案

《基于logistic混沌系统与魔方变换的图像加密方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于Logistic混沌系统与魔方变换的图像加密方案摘要：设计了一种基于Logistic映射与魔方变换的图像加密方案。该方案采用改进的混沌序列二值化方法，并借用魔方变换的思想，将二值序列转换所得的整数序列与图像像素值运算后，对图像的行列分别作循环移位完成对图像的加密。实验结果分析表明，该加密方案具有良好的图像加密效果，对于常见的攻击具有较强的抗干扰能力。　　关键词：Logistic映射；混沌系统；魔方变换；图像加密　　：TP391文献标志码：A：1006-8228（2012）11-12-04　　Schemeofimageencryptio

2、nbasedonlogisticchaossystemandmagiccubetransformation　　DongHuSheng，LuPing　　（Dept.ofInformation，SuZhouInstituteofTrademerce，Suzhou，Jiangsu215009，China）　　Abstract：Animageencryptionalgorithmbasedonlogisticmapandmagiccubetransformationisproposed.Theencryptionschemeadoptsanimp

3、rovedchaoticsequencebinarizationmethodandtheideaofmagiccubetransformation.ValuesofImage'spixelsarechangedbytheoperationageisscrambledbycyclicshiftofrons.Experimentalresultsshohasgoodencryptionperformanceandfineanti-attackcapability.　　Keyap；chaossystem；magiccubetransformat

4、ion；imageencryption　　0引言　　在信息技术飞速发展的今天，大量的数字媒体信息通过互联X方便快捷地发布与传播，这在给人们带来方便的同时也存在着许多安全隐患。数字媒体信息由于其自身特点极易被复制、篡改与存储，使得数字信息传输中的安全问题显得越来越重要。为了保证图像数据在传输中的安全，广泛应用了图像加密与置乱技术。由于传统的加密技术将图像作为一般数据流处理，不考虑其多媒体特性，使得其在应用中存在诸多缺陷[1]，为此，人们不得不探索更为优秀的加密系统。近年来，越来越多的学者开始使用混沌系统对图像进行加密[2-5]。文献[2]采

5、用Logistic混沌序列在DCT域对图像完成了加密处理。文献[3]采用混合混沌系统生成了分布特性更为优良的混沌序列对图像加密。文献[4，5]在对图像的加密中使用三维或更高维的超混沌系统。　　本文设计了一种基于Logistic混沌系统与魔方变换思想的图像加密方案。在采用改进的Logistic混沌系统的二值序列获取方法后，生成的二值序列具有更优秀的分布特性。该加密方案在利用混沌序列与图像的像素值运算后，再作魔方旋转置乱完成对图像的加密。实验证明该加密方案算法简单、运算量低，具有优秀的图像加密效果。　　1Logistic混沌系统　　混沌现象最

6、早由美国气象学家Lorenz在研究模拟天气预报时发现，为非线性动力系统的一种确定性的、类似随机的过程，其不存在重复的周期也不发生收敛，在系统初始值微小变化的情况下将生成截然不同的结果，即对初始值“敏感”。利用混沌系统的这些特性，仅需使用少数的密钥即可通过迭代生成数量众多、不相关、类随机且可再生的混沌序列。迄今为止，人们已经发现多种具有混沌特性的系统，从简单的一维系统到高维的超混沌系统在图像加密中均有应用。由于高维的混沌系统构造相对复杂，因此实际应用中大量使用的是一维混沌系统。　　一维离散时间非线性动力系统的定义：　　xk+1=τ（xk）⑴

7、　　其中，xk∈V，k=0，1，2，…称为状态，τV→V为一映射，将当前状态xk映射到下一状态xk+1。确定初值x0后通过迭代，则可获得序列X={xk

8、k=0，1，2，…}，该序列即该离散时间动力系统的一条轨迹。　　1.1Logistic映射　　Logistic映射是一种被广泛使用的一维混沌序列生成器，其结构较为简单，表示为：　　xk+1=μxk（1-xk）⑵　　其中xk为映射变量，μ为分支参量。当μ∈[3.569945972，4]、xk∈（0，1）时，Logistic映射工作于混沌状态。由不同的初始值x0所获取的序列X={xk，k=0，

9、1，2，…}具有非周期性及不收敛的特征，且对初始值非常敏感。随着μ的增加，系统将不断经历倍周期分叉，当μ达到3.569945972时，系统进入混沌状态，当2.6≤μ≤4时绘制出的Logisti