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图像加密技术是一种将数字图像转化为无法识别的噪声图像的图像隐私保护方法。混沌系统是一种非线性系统。因其具有遍历性、初值敏感性、不可预测性等性质被广泛应用在图像加密领域。当使用混沌系统来设计加密方案时,加密方案的安全性很大程度上取决于所使用混沌系统的性能。论文首先介绍了混沌的定义和性质,然后使用两个基本的混沌系统来设计一个名为2D-LSCM的二维混沌映射。性能评估表明2D-LSCM在遍历性、分离速度、混沌区间等方面比二维逻辑映射等系统具有更好的性能。同时,周期分析和随机数测试表明,即便混沌退化在模拟实现时不可避免,2D-LSCM仍能用于图像加密。使用提出的2D-LSCM混沌系统,本论文进一步提出了一个名为LSCMIEA的图像加密算法。该方案采用了经典的混淆-扩散结构。其内部的置乱算法能同时改变不同行不同列像素的位置,扩散算法能把明文图像的微小改变传播到整个密文图像。论文对LSCM-IEA进行了仿真实验。仿真结果表明算法的加密速度比其他一些新设计的图像加密算法更快,时间复杂度更低。论文同时对算法的安全性能进行了分析,讨论了算法密钥的安全性、抵抗差分攻击能力、本地香农熵等性质。实验结果表明本论文所设计的图像加密算法在以上测试中比一些新设计的图像加密算法性能更优。另外,为了对高精度的医疗图像进行加密,本论文还设计了一种比特位面选择性加密算法。该算法可以实现对任意比特级的图像数据进行选择性加密,因此具有更多的使用场景。该加密算法首先对加密图像进行预处理,选出需要加密的区域,然后使用置乱算法对图像像素在比特层面操作,从而不仅改变了像素的位置也改变了像素值。同时加入了位异或操作的扩散算法来实现对行、列、比特位面的微小变化进行扩散。本论文对该算法进行了实验仿真和安全性分析,分析结果展示了算法的实用性和安全性。