基于复合混沌和变换域的图像加密算法研究

发布时间：2021-05-24 10:54

　　随着互联网技术和网络通信的高速发展,图像由于具有生动、形象、直观性强、信息量丰富等特征,成为人们信息交流的重要载体之一。在促进人们交流的同时,它也给会话信息带来了安全问题。由于传统的DES和AES算法主要是针对文本加密,适用图像加密效率低和实时性差,因此,探索安全、高效的图像加密算法显得尤为重要。混沌系统作为一种非线性动力系统,与密码学存在诸多相似特性,它对初值和混沌参数极其敏感,且产生的序列难以分析,具有伪随机性好、复杂性高等特点,这些特性使得它在图像加密中具有广泛的应用前景。本文对基于混沌的图像加密算法进行了一系列地分析与研究,主要内容如下:（1）概述了本课题的研究背景与意义,总结分析了当前一些学者在图像加密领域研究的国内外现状。接着阐述了混沌理论和密码学基础以及两者之间的联系,然后介绍了混沌图像加密的相关技术,其中对混沌系统特征进行了大量数值仿真实验来验证混沌的可行性。（2）针对基于Arnold映射的一些加密算法易受选择明文攻击、周期性恢复至初始状态以及Henon映射密钥空间小和存在空白窗口等问题,提出了基于复合混沌的图像加密算法。该算法选用广义Arnold映射对像素点多次混迭和... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文章节安排
第二章 混沌理论和密码学基础
    2.1 混沌理论
        2.1.1 混沌的定义
        2.1.2 混沌运动的特征
        2.1.3 混沌系统的判断准则与依据
    2.2 密码学基础
        2.2.1 密码学基本概念
        2.2.2 密码的分析类型
        2.2.3 密码体制分类
    2.3 混沌映射与密码学的关系
    2.4 本章小结
第三章 混沌图像加密相关技术
    3.1 常用图像加密方法
        3.1.1 混沌映射的像素位置置乱
        3.1.2 混沌序列的像素值扩散
    3.2 典型的混沌系统模型
        3.2.1 Logistic映射
        3.2.2 Henon映射
        3.2.3 Lorenz系统
        3.2.4 Chen系统
        3.2.5 Rossler系统
    3.3 混沌映射的选择条件
    3.4 图像加密安全性能评估标准
        3.4.1 灰度直方图分析
        3.4.2 明文敏感性分析
        3.4.3 相邻像素相关性分析
        3.4.4 密钥空间及敏感性分析
        3.4.5 信息熵分析
    3.5 本章小结
第四章 基于复合混沌的图像加密算法
    4.1 混沌映射概述
        4.1.1 广义Arnold映射
        4.1.2 广义Henon映射
    4.2 算法描述
    4.3 算法方案
    4.4 实验仿真及安全性分析
        4.4.1 实验数据及结果
        4.4.2 直方图统计特性分析
        4.4.3 相邻像素点相关性分析
        4.4.4 密钥空间及敏感性分析
        4.4.5 信息熵分析
        4.4.6 抗差分攻击能力分析
        4.4.7 经典攻击类型分析
    4.5 本章小结
第五章 基于变换域的混沌图像加密算法
    5.1 分数阶Fourier变换
        5.1.1 分数阶Fourier变换的定义
        5.1.2 二维分数阶Fourier变换
    5.2 量子Logistic映射
    5.3 算法介绍
    5.4 算法设计
    5.5 实验仿真及安全性分析
        5.5.1 实验数据及结果
        5.5.2 灰度直方图统计特性分析
        5.5.3 相邻像素点相关性分析
        5.5.4 密钥空间及执行效率分析
        5.5.5 明文敏感性分析
        5.5.6 经典攻击类型分析
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文和科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Spatial image encryption algorithm based on chaotic map and pixel frequency[J]. Guodong YE,Xiaoling HUANG.  Science China（Information Sciences）. 2018(05)
[2]量子混沌和分数阶Fourier变换的图像加密算法[J]. 谢国波,邓华军.  计算机工程与应用. 2018(17)
[3]二次广义cat映射的混合混沌图像加密算法[J]. 谢国波,邓华军.  计算机工程与应用. 2018(15)
[4]混沌密码及其在多媒体保密通信中应用的进展[J]. 禹思敏,吕金虎,李澄清.  电子与信息学报. 2016(03)
[5]基于超混沌的快速图像加密算法[J]. 葛滨,鲁华祥,陈旭,金敏.  系统工程与电子技术. 2016(03)
[6]应用混沌映射索引和DNA编码的图像加密技术[J]. 张健,房东鑫.  计算机工程与设计. 2015(03)
[7]基于混沌系统和DNA序列运算的新型图像加密[J]. 徐光宪,郭晓娟.  计算机应用研究. 2015(06)
[8]新型置换和替代结构的图像混沌加密算法[J]. 韩凤英,朱从旭.  武汉大学学报(理学版). 2014(05)
[9]一种多混沌快速图像加密算法的设计与分析[J]. 王帅,孙伟,郭一楠,杨海群,姜树明.  计算机应用研究. 2015(02)
[10]基于混沌映射和DNA编码的图像加密算法[J]. 梁涛,李华.  计算机工程. 2014(06)

硕士论文
[1]超混沌系统的研究及其在图像加密中的应用[D]. 刘健.湖南大学 2014
[2]基于混沌的数字图像加密算法研究[D]. 王雅庆.重庆大学 2013
[3]混沌及分数傅里叶变换图像加密方法研究[D]. 宋俊红.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3204077