【摘 要】
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随着网络技术的蓬勃发展,越来越多以图像和视频为主的多媒体信息在网络上传输,不断影响着我们的日常生活,使得沟通越来越便捷,但同时也存在一些信息泄露的安全隐患。如何通过
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随着网络技术的蓬勃发展,越来越多以图像和视频为主的多媒体信息在网络上传输,不断影响着我们的日常生活,使得沟通越来越便捷,但同时也存在一些信息泄露的安全隐患。如何通过图像加密技术保障图像信息安全成为国内外学者越来越重视的研究内容。混沌因具有复杂性、对初值敏感性和不可预测性等特点,非常适合用于加密方案。较于低维混沌,高维混沌系统因拥有更多系统初值,更复杂的动力学行为和密钥空间更大等优点更适合用于图像加密,拥有更广的研究空间。本文对Chen超混沌图像加密开展研究工作,首先阐述了混沌图像加密的研究背景及现状,并介绍了混沌理论知识以及开展图像加密技术研究。其次,本文提出一种基于三维Chen混沌的图像加密算法及改进算法,该算法利用三维Chen混沌序列的排序索引序列对明文图像进行行列置乱,然后应用混沌序列对置乱图像进行异或加密操作,得到加密图像。实验结果表明该算法密钥空间大,密文图像分布均匀,但存在缺陷,密文对明文不敏感。在原算法的基础上,对混沌初值获取以及加密操作进行改进,实验结果表明改进算法使得密文对明文敏感,相比原算法,密文图像随机性更强,相邻像素相关性更小。最后,对Chen混沌图像加密进一步深入研究,本文提出一种基于Chen超混沌和位平面置乱的图像加密算法,该算法采用的是更为复杂的四维Chen混沌系统,首先将明文灰度图像位平面分解;然后,采用Arnold置乱对高4位平面进行像素位置置乱;接着,将与明文相关的初值迭代产生的Chen超混沌序列对各平面进行像素值改变置乱;最后,将各置乱位平面整合成密文图像。实验结果和数据分析表明,加密图像灰度呈均匀分布,密钥空间大并高度敏感,可有效抵御统计、差分等攻击,能有效抵抗切割攻击,但不能有效抵抗噪声攻击。算法需进一步研究改进。
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