基于混沌映射与比特位的图像加密算法研究

发布时间：2022-10-04 14:09

　　目的:随着互联网的快速发展,图像信息在网络上的传输越来越广泛,且数字图像具有视觉表达的直观性、承载的数据量大等特性,传统的加密方法很难满足加密的要求,因此,基于混沌映射和Bit位的数字图像加密算法研究已成为热点。方法:为了打破彩色图像R、G、B三通道的强相关性,提出了一种基于五维混沌与Bit位扰乱的彩色图像加密算法。该算法构造了一个新的五维混沌系统,该混沌系统能够在多方向上产生多涡卷混沌吸引子,并且涡卷混沌吸引子数能随着时间的演化而增加,并将五条混沌序列用于彩色图像加密。在加密过程中,为了很好的打破三个通道之间的强相关性,将明文图像的R、G、B三个通道合并成一个矩阵;针对具有更加复杂的动力学特性及扩散方式,提出了一种基于新的五维多环多翼超混沌系统的数字图像加密方法。首先,将明文矩阵和五条混沌序列分别通过矩形矩阵的正交分解法分解成一个正交矩阵和一个上三角矩阵,将混沌系统产生的五条混沌序列分别通过LU分解法分解成一个上三角矩阵和一个下三角矩阵,分别将两个上三角矩阵和一个下三角矩阵相加,得到五个离散后的混沌序列;其次,将明文图像矩阵分解出来的正交矩阵与五个混沌序列分解出来的五个正交矩阵相乘,... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 图像加密的研究背景及意义
    1.2 基于混沌理论的数字图像加密算法研究现状
    1.3 常见的混沌系统
        1.3.1 Logistic混沌映射
        1.3.2 Henon混沌系统
        1.3.3 Lorenz混沌系统
        1.3.4 Chen混沌系统
        1.3.5 Rossler混沌系统
        1.3.6 四维Rossler超混沌系统
    1.4 文中的主要内容及章节安排
第2章 基础知识
    2.1 混沌理论
        2.1.1 混沌的定义及特性
        2.1.2 具有多涡卷混沌吸引子系统的构造方法
        2.1.3 超混沌的构造方法及判断依据
    2.2 矩阵的一些基本性质及运算规律
    2.3 矩形矩阵的正交分解与高斯消去法分解
    2.4 图像加密的主要评价指标
        2.4.1 密匙空间分析
        2.4.2 直方图分析
        2.4.3 信息熵分析
        2.4.4 不动点比分析
        2.4.5 灰度平均变化值分析
        2.4.6 密钥敏感性分析
        2.4.7 相邻像素相关性分析
    2.5 本章小结
第3章 基于五维混沌与Bit位的彩色图像加密算法
    3.1 新的五维混沌系统
        3.1.1 时间序列图
        3.1.2 五维混沌相图
        3.1.3 吸引子数随着时间的演化分析
    3.2 算法描述
        3.2.1 加密算法描述
        3.2.2 解密算法描述
    3.3 实验结果
    3.4 安全性分析
        3.4.1 密匙空间分析
        3.4.2 直方图分析
        3.4.3 信息熵分析
        3.4.4 不动点比和灰度平均变化值分析
        3.4.5 相邻像素相关性分析
    3.5 本章小结
第4章 基于新的五维多环多翼超混沌系统的图像加密算法
    4.1 新的五维多环多翼超混沌系统
        4.1.1 李氏指数谱分析
        4.1.2 平衡点分析
        4.1.3 分岔图分析
        4.1.4 时间序列图
        4.1.5 五维多环多翼混沌相图
    4.2 算法描述
        4.2.1 加密算法描述
        4.2.2 解密算法描述
    4.3 实验结果
    4.4 安全性分析
        4.4.1 密匙空间分析
        4.4.2 直方图分析
        4.4.3 信息熵分析
        4.4.4 不动点比和灰度平均变化值分析
        4.4.5 密钥敏感性分析
        4.4.6 相邻像素相关性分析
        4.4.7 抗剪切能力分析
        4.4.8 抗噪声能力分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果、参加学术会议及获奖
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]新Chua多涡卷混沌吸引子的产生及应用[J]. 贾美美,蒋浩刚,李文静.  物理学报. 2019(13)
[2]基于饱和非线性模块的多涡卷混沌电路[J]. 肖文润,李志军,向林波.  微电子学. 2017(06)
[3]立体网格多涡卷混沌系统及其电路实现[J]. 马英杰,李亚,谢绒娜.  北京邮电大学学报. 2017(02)
[4]一种基于多涡卷混沌系统的切换调制保密通信[J]. 黄沄,赵卫峰,张鹏.  现代电子技术. 2017(07)
[5]基于超混沌系统的位级自适应彩色图像加密新算法[J]. 柴秀丽,甘志华.  计算机科学. 2016(04)
[6]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)
[7]基于像素置乱和比特替换的混沌图像加密算法[J]. 谢国波,王添.  微电子学与计算机. 2016(03)
[8]改进的骑士巡游和位运算数字图像加密算法[J]. 陈善学,杨亚娟,尹修玄.  小型微型计算机系统. 2015(07)
[9]基于多个混沌系统和位运算的图像加密算法[J]. 浩明.  实验室研究与探索. 2015(03)
[10]一种新型的四维多翼超混沌吸引子及其在图像加密中的研究[J]. 彭再平,王春华,林愿,骆小文.  物理学报. 2014(24)

博士论文
[1]混沌伪随机序列算法及图像加密技术研究[D]. 刘杨.哈尔滨工业大学 2015

硕士论文
[1]基于混沌系统的数字图像加密算法研究[D]. 刘静漪.湖北民族大学 2019
[2]基于混沌算法的数字图像加解密系统及Matlab仿真[D]. 庞泽峰.昆明理工大学 2017



本文编号：3685172