基于混沌和DNA编码的图像加密算法研究

发布时间：2021-03-21 18:42

　　数字图像作为多媒体通信的重要载体,在通信、医疗、军事等方面都发挥着重要作用。由于数字图像在国家安全防护、商业利益保障和个人隐私维护等都有举足轻重的影响。因此,探索安全、有效的图像加密技术成为网络与信息安全领域的重要研究课题。论文的研究主要针对现有图像加密算法安全性不高、鲁棒性不强、加密效率低以及密钥灵敏度低等问题,利用图像哈希、混沌系统、DNA加密、位平面分解等理论和方法对灰度图像、彩色图像、多个灰度图像的图像加密关键技术开展了研究。主要研究工作如下:1.为了改善现有灰度图像加密算法的安全性低、鲁棒性差等问题,以及降低加密算法对抵抗各种常规攻击存在的安全隐患,提出了一种基于图像哈希、改进混沌映射与DNA编码相结合的灰度图像加密算法。首先对明文图像进行预处理;然后通过图像哈希算法生成二进制哈希序列,作为加密算法的初始密钥;最后利用Chen′s混沌系统生成的随机序列对明文图像和混沌序列进行DNA计算和编码,最终得到密文图像。实验结果表明,该算法具有很好的安全性,密钥空间大(10¹²⁵)、密钥敏感性高,且对各种攻击具有很好的鲁棒性。2.为了提高彩色图像加密算法的密钥空间... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

改进一

改进二

工程硕士学位论文13机性更强，用于图像加密的安全性更高。3.改进二维混沌映射改进二维混沌系统的表达式如式(2-3)所示：112112(1)(4sin()(21)),1(1)(4sin()(mod()mod(21)),1)nnnnnnnnxayaxxbyyybx++==(2-3)其中，a和b为系统参数，x0,y0∈(0,1)为初始参数。图2.3为改进二维混沌映射的分岔图和Lyapunov指数图。(a)x-y分岔图(b)Lyapunov指数图图2.3改进二维混沌映射从图2.3可以看出，改进后的二维混沌映射拥有很高的密钥敏感性，增强了混沌映射的关联性，使产生的序列更加随机，并增加了密钥空间。混沌特性更明显，伪随机性更强。4.改进三维混沌映射改进三维混沌映射的数学表达式如式(2-4)所示。121121121mod((1)(4sin()(21)),1)mod((1)(4sin()(21)),1)mod((1)(4sin()(21)),1)nnnnnnnnnnnnxaxybzyayzbxzazxby+++===(2-4)其中，a和b为系统参数，x0,y0,z0∈(0,1)为初始参数。图2.4为改进三维混沌映射的分岔图和Lyapunov指数图。从图中可以看出，改进后的三维混沌映射空间性和混沌特性更明显，适用性更加全面。(a)x-y-z分岔图(b)Lyapunov指数图图2.4改进三维混沌映射5.四维超混沌系统

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多阶分数离散切比雪夫变换和产生序列的图像加密方法[J]. 肖斌,史文明,李伟生,马建峰.  通信学报. 2018(05)
[2]基于混沌和神经网络的图像加密研究[J]. 王晋,丘嵘,王祥.  物联网技术. 2018(04)
[3]基于比特置换与核酸序列库的混沌图像加密算法[J]. 牛莹,张勋才.  计算机工程与应用. 2017(17)

硕士论文
[1]基于混沌和DNA编码的图像加密方案研究[D]. 侯玉涛.大连理工大学 2018
[2]基于混沌理论与动态DNA编码的图像加密算法[D]. 侯德智.东北林业大学 2018



本文编号：3093362