基于超混沌系统的比特级图像加密算法

发布时间：2023-04-03 03:16

　　图像作为信息的一种载体,能够直观的传递信息。由于互联网的快速发展,数字图像已经广泛应用于社会、政治、经济、军事等领域。正是因为图像的频繁使用,图像在传输过程中的安全性也成为了亟需解决的问题。混沌系统以其高度的复杂性和随机性被广泛应用于图像加密系统的设计中。本文提出了两种基于超混沌系统的比特级图像加密算法。(1)提出了一种结合5D超混沌与四进制循环操作的数字图像加密算法。与一般的混沌系统相比,5D超混沌系统拥有更多的参数,可以更好地抵抗穷举攻击。在置乱阶段,明文图像被分解为四幅四进制图像并在密钥流的控制下完成四进制图像像素位置的全局置乱。在扩散阶段,用四进制的循环操作改变图像的像素值。将扩散后的四个四进制矩阵转换为相应的十进制矩阵,并对该矩阵与密钥流进行加法运算即可得到加密图像。仿真结果和性能分析表明,该图像加密方案能够抵御各种常见攻击。(2)为了提高图像加密系统的加密效率,设计了一种基于二维超混沌系统的比特级图像加密方案。该加密方案使用二维超混沌系统产生的混沌序列对明文图像的高四位进行加密。在密钥流的控制下,该加密算法对明文图像的高四位位平面进行整体循环移位完成置乱。在扩散阶段,用线性...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究的意义与背景
    1.2 图像加密研究现状
    1.3 主要工作及内容安排
第2章 数字图像加密基础
    2.1 密码学简介
        2.1.1 密码学基本概念
        2.1.2 密码分析
    2.2 混沌系统
        2.2.1 混沌系统的判定
        2.2.2 常见的混沌系统
        2.2.3 混沌系统的特征
    2.3 本章小结
第3章 基于混沌和四进制循环操作的图像加密算法
    3.1 基本理论
        3.1.1 5D超混沌
        3.1.2 明文图像预处理
        3.1.3 改进的Arnold矩阵
        3.1.4 汉明距离
    3.2 加密算法描述
        3.2.1 产生密钥流
        3.2.2 加密过程
    3.3 仿真结果和分析
        3.3.1 密钥空间
        3.3.2 直方图
        3.3.3 密钥敏感性
        3.3.4 相关系数
        3.3.5 信息熵
        3.3.6 明文敏感性
        3.3.7 鲁棒性
    3.4 本章小结
第4章 基于二维超混沌的比特级图像加密方案
    4.1 基本原理
        4.1.1 二维超混沌
        4.1.2 灰度图像的位平面分析
        4.1.3 线性反馈位移
    4.2 加密算法描述
        4.2.1 产生密钥流
        4.2.2 加密过程
    4.3 仿真结果和分析
        4.3.1 密钥空间
        4.3.2 直方图
        4.3.3 密钥敏感性
        4.3.4 相邻像素相关性
        4.3.5 信息熵
        4.3.6 鲁棒性
        4.3.7 加密速度
        4.3.8 算法比较
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3780543