基于混沌的图像无损压缩加密算法的研究

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1、硕士学位论文基于混沌的图像无损压缩加密算法的研究RESEARCHONIMAGELOSSLESSCOMPRESSIONANDENCRYPTIONALGORITHMBASEDONCHAOTICSYSTEM陈鹏辉哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP309.7学校代码：10213国际图书分类号：681密级：公开工学硕士学位论文基于混沌的图像无损压缩加密算法的研究硕士研究生：陈鹏辉导师：佟晓筠教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TP309.7U.D.C:681DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONIMAGELOSSLESSCOMPRESSIONANDENCRYPTIONALGORITHMBASEDONCHAOTICSYSTEMCandidate：ChenPenghuiSupervisor：Prof.TongXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerSc

3、ienceAndTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要日益发达的互联网对图像文件的传输存储和安全性提出了更高的要求。在国家安全、医疗、卫星遥感等对图像要求比较高的方面，为了提高图像的传输、存储效率和安全性，设计性能良好的图像无损压缩和加密技术是十分重要的

4、。本文探讨了两种不同思想的图像无损压缩算法，详细分析了压缩算法过程，找到合适的加密位置，完成图像无损压缩加密算法的设计实现。本文首先研究了基于频率域变换的SPIHT图像无损压缩加密算法。为了保证压缩的无损性，在图像的变换模式上选择了基于提升模式的整数小波变换，在压缩算法过程中，选择了图像小波变换矩阵、SPIHT排序扫描和SPIHT压缩后的总体码流三个位置实施不同的加密算法，加密算法遵循置乱和扩散相结合的方式，利用分组密码的加密原理设计了基于流密码的混沌加密算法，并对算法的压缩效率和安全性进行了分析。根据图像像素之间相关性

5、带来的像素冗余性，本文又研究了基于像素残差预测模式的CALIC图像无损压缩加密算法，分别在GAP像素预测值、反馈残差、熵编码和预测模式需要的两行原像素进行加密，在加密之前，设计一个新的伪随机序列生成器，产生一个新的基于Lorenz系统的四维超混沌方程，并利用随机矩阵进行实数伪随机序列的量化。加密过程中，设计加密表，利用混沌量化序列进行选择加密项，加密项的具体操作和明文相关，增强了整个加密系统的安全性。最后对设计的算法进行压缩效率、安全性和伪随机序列生成器的安全性进行分析。本文通过对灰度图像两种无损压缩加密算法的研究，在压

6、缩算法中的多个位置嵌入了加密算法，实现了在压缩的同时进行加密，实现了压缩和加密的联合。通过对实验结果的分析表明，两种不同思路的压缩加密算法具有高安全性和比较好的压缩性能。关键词：图像无损压缩加密；SPIHT；CALIC；四维超混沌量化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheincreasinglydevelopedInternethassetuphigherrequirementsforthetransmission,storageandsecurityofimagefiles.Inordertoinc

7、reasethetransmissionefficiencyoftheimageandreducethestoragespace,itisanecessarytocompressimagefiles.Fromtheaspectsofnationalsecurity,medicalcareandsatelliteremotesensing,imagelosslesscompressionisalsoanessentialtechnology.Thispaperdiscussestwodifferentideological

8、imagelosslesscompressionalgorithmsandmakesdetailedanalysisofthemtofindsuitableencryptionpositions.Atlast,imagelosslesscompressionencryptionalgorithmisdesigned.