基于混沌理论的图像加密与信息隐藏算法研究
发布时间：2021-05-12 07:09
随着密码学的发展,各类加密技术已在金融服务、航天航空、量子通信、生物技术以及机器学习等领域得到广泛应用,并涌现出许多新颖的与信息安全相关的技术。本文针对现有图像加密与信息隐藏算法存在的不足,利用改进混沌系统的普适性和鲁棒性,提出了一种新型的图像加密分存算法与三种信息隐藏算法。主要研究内容如下:1、对经典的混沌系统、图像加密算法和信息隐藏算法进行分析阐述,针对其存在的扩散效果差、安全性低以及鲁棒性差等问题,给出一种广义的共享矩阵S（k,n）,将该矩阵与Tent混沌相结合,提出一种新的图像加密分存算法。混沌加密后的图像数据与所提出的共享矩阵点积编码后分别生成大小减半的n幅图像。理论分析证明,所提出算法能够适用于图像加密,符合密码学标准。仿真结果表明,算法能够适用于二值、灰度和彩色图像,且具有一次一个随机密钥的独特性质。安全性分析表明,算法密钥空间大,有较高的安全性和鲁棒性。2、研究了Henon混沌系统及其改进方法,利用改进的混沌系统的普适性与图像分块信息的冗余性,提出了一种基于混沌理论与整数变换相结合的可逆信息隐藏算法。为了得到更好的混沌特性,在Henon混沌系统中加...
【文章来源】：西安邮电大学陕西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 图像加密与信息隐藏的概述
1.1.2 图像加密与信息隐藏的区别与联系
1.2 国内外研究现状
1.2.1 图像加密研究现状
1.2.2 信息隐藏研究现状
1.3 论文主要工作与结构安排
第2章 图像安全相关基础理论
2.1 混沌的定义
2.1.1 Li-Yorke混沌定义
2.1.2 Devaney混沌定义
2.2 混沌系统及应用
2.2.1 经典的混沌系统
2.2.2 混沌密码学
2.2.3 传统混沌密码学应用
2.3 传统信息隐藏算法
2.3.1 传统直方图信息隐藏
2.3.2 LSB数据隐藏方法
2.4 安全性评价指标
2.4.1 直方图分析
2.4.2 信息熵分析
2.4.3 峰值信噪比分析
2.4.4 结构性相似分析
2.4.5 相关性分析
2.5 本章小结
第3章 基于共享矩阵和混沌的图像分存算法
3.1 共享矩阵的定义及构造方法
3.1.1 共享矩阵的定义
3.1.2 共享矩阵的构造方法
3.2 共享编码与解码
3.2.1 共享过程
3.2.2 重建过程
3.3 共享矩阵混沌加密算法
3.3.1 混沌图像加密
3.3.2 加密图像共享编码
3.3.3 图像重建
3.4 实验结果和分析
3.4.1 测试结果
3.4.2 安全性空间分析
3.4.3 灰度直方图分析
3.4.4 差分攻击分析
3.4.5 暴力攻击分析
3.4.6 信息熵分析
3.5 本章小结
第4章 基于混沌理论和整数变换的可逆信息隐藏
4.1 改进Henon混沌加密系统
4.1.1 改进的映射模型
4.1.2 改进Henon混沌加密算法
4.2 信息隐藏
4.2.1 嵌入过程
4.2.2 取出过程
4.3 实验仿真与分析
4.3.1 参数分析
4.3.2 图像加密与重建结果
4.3.3 密文暴力攻击
4.3.4 灰度直方图分析
4.3.5 密钥空间分析
4.4 本章小结
第5章 基于直方图关联映射的信息隐藏方法
5.1 直方图关联映射信息隐藏算法
5.1.1 RB数据隐藏
5.1.2 NRB数据影隐藏
5.2 数据解码
5.3 实验分析
5.3.1 载体容量
5.3.2 信息隐藏与重建
5.3.3 图像质量评价
5.3.4 灰度直方图分析
5.4 本章小结
第6章 一种基于扩展LBP的新型LSB数据隐藏方法
6.1 引言
6.1.1 基于LBP的数据隐藏方法
6.1.2 最佳像素调整过程
6.2 扩展LBP与LSB信息隐藏算法
6.2.1 ELBP图像编码
6.2.2 ELBP图像解码
6.2.3 数据隐藏方法
6.3 实验结果及安全性分析
6.3.1 实验结果分析
6.3.2 安全性分析
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 本文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3182978
【文章来源】：西安邮电大学陕西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 图像加密与信息隐藏的概述
1.1.2 图像加密与信息隐藏的区别与联系
1.2 国内外研究现状
1.2.1 图像加密研究现状
1.2.2 信息隐藏研究现状
1.3 论文主要工作与结构安排
第2章 图像安全相关基础理论
2.1 混沌的定义
2.1.1 Li-Yorke混沌定义
2.1.2 Devaney混沌定义
2.2 混沌系统及应用
2.2.1 经典的混沌系统
2.2.2 混沌密码学
2.2.3 传统混沌密码学应用
2.3 传统信息隐藏算法
2.3.1 传统直方图信息隐藏
2.3.2 LSB数据隐藏方法
2.4 安全性评价指标
2.4.1 直方图分析
2.4.2 信息熵分析
2.4.3 峰值信噪比分析
2.4.4 结构性相似分析
2.4.5 相关性分析
2.5 本章小结
第3章 基于共享矩阵和混沌的图像分存算法
3.1 共享矩阵的定义及构造方法
3.1.1 共享矩阵的定义
3.1.2 共享矩阵的构造方法
3.2 共享编码与解码
3.2.1 共享过程
3.2.2 重建过程
3.3 共享矩阵混沌加密算法
3.3.1 混沌图像加密
3.3.2 加密图像共享编码
3.3.3 图像重建
3.4 实验结果和分析
3.4.1 测试结果
3.4.2 安全性空间分析
3.4.3 灰度直方图分析
3.4.4 差分攻击分析
3.4.5 暴力攻击分析
3.4.6 信息熵分析
3.5 本章小结
第4章 基于混沌理论和整数变换的可逆信息隐藏
4.1 改进Henon混沌加密系统
4.1.1 改进的映射模型
4.1.2 改进Henon混沌加密算法
4.2 信息隐藏
4.2.1 嵌入过程
4.2.2 取出过程
4.3 实验仿真与分析
4.3.1 参数分析
4.3.2 图像加密与重建结果
4.3.3 密文暴力攻击
4.3.4 灰度直方图分析
4.3.5 密钥空间分析
4.4 本章小结
第5章 基于直方图关联映射的信息隐藏方法
5.1 直方图关联映射信息隐藏算法
5.1.1 RB数据隐藏
5.1.2 NRB数据影隐藏
5.2 数据解码
5.3 实验分析
5.3.1 载体容量
5.3.2 信息隐藏与重建
5.3.3 图像质量评价
5.3.4 灰度直方图分析
5.4 本章小结
第6章 一种基于扩展LBP的新型LSB数据隐藏方法
6.1 引言
6.1.1 基于LBP的数据隐藏方法
6.1.2 最佳像素调整过程
6.2 扩展LBP与LSB信息隐藏算法
6.2.1 ELBP图像编码
6.2.2 ELBP图像解码
6.2.3 数据隐藏方法
6.3 实验结果及安全性分析
6.3.1 实验结果分析
6.3.2 安全性分析
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 本文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
本文编号：3182978
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