基于混沌理论的数字图像加密算法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于混沌理论的数字图像加密算法研究硕士研究生：王靖雯指导教师：王宇野副教授学位级别：工学硕士学科、专业：电路与系统所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2012年12月17日论文答辩日期：2013年3月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchofImageEncryptionAlgorithmbasedonChaoticTheoryCandidate:WangJingwenSupervi

2、sor:AssociateProf.WangYuyeAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:CircuitsandSystemsDateofSubmission:Dec.17,2012DateofOralExamination:Mar.11,2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献

3、相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全

4、部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日哈尔滨工程大学硕士学位论文基于混沌理论的数字图像加密算法研究摘要近年来随着网络通信的发展，人们在网上传输的数据越来越多，数据的安全性自然受到了人们的重视，特别是一些涉及军事、医疗、个人隐私等的数据信息，而图像数据作为网络传输中最重要的信息之一，如何保证这些信息的安全成为一项

5、非常紧迫的任务。本文简单总结了数字图像加密技术的发展、现状、发展趋势及现实意义，根据混沌系统的伪随机性、初值敏感性、确定性以及基于混沌的图像加密中存在混沌特性退化和低维混沌系统用于加密易破解的问题，提出一种基于复合混沌序列的数字图像加密算法，算法结合一维Logistic映射和二维Logistic映射以及超混沌系统，能有效克服由于计算机有限精度问题带来的混沌特性退化现象以及低维混沌系统用于图像加密易破解的问题。组织加密破解实验、抗剪裁攻击实验、抗噪声攻击实验，进行加密前后像素相关性和直方图仿真。实验和仿真结果表明该算法具有很高的密钥空间，密文分布均匀，

6、加密不具有周期性，可以抵抗穷举性攻击，密文相邻像素相关性接近于零，可以改变图像直方图，解密后图像与原图一致性良好。利用该算法对彩色图像进行加密，根据彩色图像的特点，对不同颜色分量分别进行置乱和扩散，保证不同颜色分量微小的变动将会扩散到整个颜色分量。将该算法与DCT变换相结合对图像的空域和频域进行加密。增加了算法的复杂度，克服了只在时域对图像加密易破解问题，算法在频域对图像以分块为单位进行置乱，反变换后得到第一次加密图像，然后再对该图像进行空域的加密得到最终加密图像。由于DCT变换广泛用于图像压缩中，该算法对图像压缩与加密结合具有一定的理论意义。对图像

7、破解、抗剪裁攻击、抗噪声攻击进行实验并对图像加密前后相邻像素相关性进行计算与仿真，实验和仿真结果表明该算法加密效果好，密文分布均匀，加密不具有周期性，密钥空间大，解密后图像与原图像一致性好。如果只是在图像时域进行解密，得不到正确解密图像。关键词：超混沌系统；Logistic映射；复合混沌序列；数字图像加密哈尔滨工程大学硕士学位论文基于混沌理论的数字图像加密算法研究ABSTRACTWiththedevelopmentofthenetworktechnology,peoplearenowtransportingmoreandmoreinformation

8、fromtheInternet.Whileenjoyingtheconveniencebroughtbyth