基于压缩感知的图像加密与密文域信息隐藏算法研究

发布时间：2021-03-03 02:36

　　随着科学技术的不断进步和大数据的不断深入,人们越来越频繁地使用互联网传输信息。在如今的快节奏时代,人们更喜欢快速地阅读信息。而数字图像具有生动形象、直观的特性,符合人们对信息的需求,数字图像深受广大网民的喜爱。随之而来的是数字图像在传输过程中的安全问题日渐凸显,非法分子利用开放的互联网协议中存在的缺陷,在传输时截获信息,导致信息的泄露。因此,加密传输的数字图像是避免信息泄露的重要手段。在有限的存储空间和带宽下,为了提高资源的利用率,通常需要在传输和存储之前对图像进行压缩。压缩感知作为新的信号采集理论,能够在采样的同时完成压缩,有效减少了存储空间和传输带宽。而混沌系统具有对初始值和参数的敏感性、伪随机性、确定性等优良性能,不仅可以利用其产生的序列实现图像像素位置或值的改变,还可以利用混沌序列构造测量矩阵,因此混沌系统被广泛应用于图像加密领域。基于此,本文设计了图像加密和密文域信息隐藏算法,主要工作和研究内容如下:1、提出了一种基于压缩感知和三个改进的低维混沌系统的双彩色图像加密方案。首先,利用明文图像的相关系数、混沌系统和SHA-256哈希函数联合生成密钥流和测量矩阵;其次,从彩色图像中... 

【文章来源】：河南大学河南省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

混沌系统的分岔图

3基于压缩感知的双彩色图像加密算法19图3-3平面级的像素交叉置乱处理3.2.4生成用于像素扩散的密钥流步骤1：根据公式(3-11)~(3-14)，将长度为MN的混沌序列x"、y"、z"生成行扩散中用于选择行的位置序列randR、截断的长度序列lenR、插入的位置序列InsR、截断的位置序列CutR。1001,1002,,10001001,1002,,10001001,1002,,1000",",",=sort,"desecend"mmmenRxyzVRrandRenR，(3-11)8"10mod1kklenRxN，(3-12)6"10mod11kkkInsRyNlenR，(3-13)6"10mod11kkkCutRzNlenR，(3-14)式中，k1,2,,10。类似地，由公式(3-15)~(3-18)生成列扩散中用于选择列的位置序列randC、截断的位置序列CutC、截断的长度序列lenC、插入的位置序列InsC。1,2,,/2501,502,,/4500801,802,,/4800",",",=sort,"desecend"NNNenCyzxVCrandCenC，(3-15)86round"10round"10mod61kkklenCxym，(3-16)77""10fix"10mod611kkkkkInsCroundyzxmlenC，(3-17)66""1010mod611""kkkkkkzyCutCfloorroundmlenCxz。(3-18)步骤2：对序列x"、y"、z"按照从小到大进行排序，得到有序序列Valx"、Valy"、Valz"

4基于LSS型耦合映像格子和CS的彩色图像加密算法39在接下来的实验中，大小为256256的“Lena”、“Pepper”和“Airplane”图像用作测试图像，如图4-4(a)~图4-4(c)所示。本章算法设置的密钥有0a0.539679834219085、0b0.462180275941123、0c0.820148815033439、03.810176309258324、00.023178130634437、B8和k=5。当每块的压缩比r为0.4，即整个图像的总压缩比CR0.5时，使用本章算法的仿真实验结果如图4-4所示。从图4-4(d)~图4-4(f)所示的加密结果来看，密文图像是类似噪声、无规律可循的随机信号，且比明文图像的尺寸小，有压缩加密的效果。对应的解密图像(图4-4(h)~图4-4(j))几乎区分不出与明文图像的差别，表明所设计的解密算法有很好的重构能力，能准确地恢复出原始图像，达到很好的解密效果。此外，图4-5所示为Lena图像在使用不同的稀疏字典和重构算法时，得到的PSNR测试结果。显然，利用本章的KSVD学习字典和IRLS重构算法，解密的图像质量更好。所以，本章所设计的算法是有效可行的。(a)Lena原始图像(b)Pepper原始图像(c)Airplane原始图像(d)Lena密文图像(e)Pepper密文图像(f)Airplane密文图像(h)Lena解密图像(i)Pepper解密图像(j)Airplane解密图像图4-4本章算法的加解密实验结果4.3实验结果与安全性分析


本文编号：3060426