基于混沌的图像加密方法研究

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1、基于混沌的图像加密方法研究　　摘要：运用混沌函数可以快速生成比较稳定的伪随机序列，可以满足伪随机序列所需。从密码学的领域来看，对混沌理论非常关注，并且研究过程中获得了丰富成果。但是混沌理论研究者并没有由此而放松，再进一步进行更深入、更透彻的研究。本文就是在混沌理论备受关注形势下，深入研究基于混沌图像加密算法。　　关键词：混沌；图像加密；研究　　中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）17-0224-02　　1前言　　自从计算机技术出现以来，互联网所具有的特性就被人们所关注。在该环境下，人家可以做各种想做的事情，比如通过互联网对各种文本、视频以及音频等信

2、息进行处理，并且这些信息数据中都包含了需要传输的私密图像信息。但是随着互联网的空间不断开放，传输机密信息的危险性非常大。因此在传输机密图像信息过程中，就必须要对图像加密与解密，才能够确保传输过程的安全性。在这种形势下，研究图像的加密方法具有实用价值。　　2引用混沌密码学的必要性6　　混沌密码学就是将混沌理论融入到密码学中就成为一种交叉学科，该学科被人们高度关注。因混沌系统拥有的独特特征比较适合密码学。自然也就是被密码学的研究高度重视。但是互联网技术不断安放在，人们从网络中需要传输的信息不断增多，特别是一些图像数据占据着重要比例。主要是混沌比较适合使用在图像加密中；同时人们对传输图像的安全

3、性要求不断提高，因此研究这种图像加密算法属于热点问题。听过研究人员不断努力，混沌理论研究上逐渐趋于成熟，也在该图像加密的算法上获得了一定成就，不断提出了一些经典的加密算法。而且混沌理论就要有为随机性，初值比较敏感等各种特征，而且这些特征和密码学的特征比较吻合。当然引入了混沌理论，也促进了密码学的快速发展。通过这种混沌理论就能够设计出更多的算法，并且各种算法都具备极好的安全和加密速度，同时数字图像不断普及，特别是在互联网中传输的图像不断增多，人们也就更加重视所传输图像自身的安全性，这些因素都能够推动这种加密算法的快速发展。　　3基于混沌的图像加密方法　　和本文数据相比较，图像数据具有独特性

4、质，因此对于图像的特性，假如依然采用文本加密算法，根本无法满足效率所需。因此加密算法必须要针对其自身特性，合理选择设计。　　3.1图像加密算法　　（1）图像像素空间的置乱；采用二维仿射变化置乱图像的方法主要有：二维Baker图像的置乱变换、二维Fibonacci―Q图像置乱变换以及二维Amold图像置乱变换。而时常所用像素位置的改变置乱方法有：基于Hilbert曲线图像置乱方法，基于生命游戏图像置乱方法，基于换幻方图像置乱方法等等。6　　首先二维Arnold变换图像置乱方法；假设单位上存在一个点坐标（x，y），可得出点（x，y）变化到点（x’，y’）变换是：

5、7期＼新建文件夹＼7xs17在该公式中N表示数字图像阶数，而数字图像上的像素坐标为（x，y）。假如把Arnold变换应用到了数字图像中，就能够改变图像上的像素坐标，从而改变了像素的灰度值，当然这种方法并没有改变像素的数值，就需要导致变换之后的图像发生混乱现象，就能够隐藏原始图像所带信息，实现了数字图像加密。　　其次改变图像像素的置乱法，这种方法就能够把像素矩阵和某一类矩阵进行变换过程形成对应关系，就能够形成了像素迁移路线，当然要确保首元素与尾元素是不可能形成回路。像素就会顺着转移路线移动，必定改变了像素的位置，如果把原始图像像素从头到尾移动一遍，就完成了图像加密。　　（2）扩散图像的像素

6、值；当对图像像素空间实施置乱之后，并没有改变图像的像素值，而且置乱前后图像中直方图并没改变，但是要提升图像加密安全性，还必须要替换图像的像素值，也就是扩散图像的像素值。当然扩散图像的像素值方法并不是唯一的，而是有许多种，可将像素值映射至其他区域来选择计算像素本身，可在相邻像素间采取异或运算等。　　3.2基于混沌的图像加密分析　　因混沌系统自身特性与密码学特征比较相似，因此把混沌使用到密码学中具有极大的前景，将这种理论使用到伪随机序列的生成器。无论是置乱图像的像素还是扩散像素，伪随机序列都发挥着重要的作用。尤其是置乱像素过程6中，就能够通过这种序列转换矩阵；在扩散像素中，就能够通过这种序列

7、改变像素值，当然也可以采用这种方法为扩散算法实施选择。　　实施图像加密的主要目的就是将图像中所携带的信息隐藏起来，就算攻击者通过非法手段获得加密图像，也不可能从图像中获得所需要的任何信息，加密时，大部分都是通过两个步骤实现，即为置乱图像的像素空间和扩散图像的像素值。如果加密系统的安全要求并不高，并且要提升加密速度，处理过程中只需要图像置乱或图像扩散即可。但是系统加密需要的安全性比较高，那么就应该多次迭代图像置乱与图像扩散，从而加强加