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基于小波变换及混沌的彩色图像加密技术研究与实现

作　者: 张楠
导　师: 夏玮
学　校: 天津师范大学
专　业: 教育技术学
关键词: Lorenz混沌系统小波图像加密分块置乱
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

彩色图像的广泛应用使得彩色图像加密具有更大的使用价值,彩色图像加密日渐成为人们的研究热点。近年来,很多学者对彩色图像空域加密算法做了大量的研究,而对频域加密的研究较少。空间域加密算法主要是对二维灰度图像的像素点进行位置置乱,然后对置乱的像素点进行异或运算,以达到加密效果。其优势是可以充分利用图像数据的矩阵特征,计算速度快,算法直观,易于理解。但是,由于加密过程破坏了像素之间的相关性,导致图像压缩的效果变差。基于频域的图像加密算法对图像进行小波变换后的系数进行加密处理,可以根据人类视觉系统的特征,仅对一些重要数据进行加密,明显减少了加密的数据量,提高了加密效率。同时,这类算法可以很好地与压缩算法结合,减少网络传输的数据量。为了加强图像加密的安全性,现在多采用复杂的高维混沌系统。相对于低维混沌系统,高维混沌系统的密钥空间更大,随机性更强,具有更高的安全性。本研究提出了一种基于Lorenz混沌系统,针对彩色图像小波域的新的加密算法,首先对图像进行小波处理,对得到的小波域系数矩阵依据混沌系统产生的无序序列进行多次分块置乱,以提高置乱效率；然后采用扩散和置乱同时进行的方式,以减少算法的遍历次数。以期提高图像的加密效率,减少加密算法运算的时间。文章最后对所提出的算法进行了仿真实验,和其他算法进行了对比,通过得出的数据,表明本文提出的算法具有良好的加密效果和很强的密钥敏感性,能够抵抗暴力破解和其他干扰,具有较高的安全性与实用性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-13
  1.1 研究背景与课题意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本文的研究思路和主要内容  12-13
2. 关键理论及技术简述  13-33
  2.1 混沌系统简述  13-21
    2.1.1 混沌系统的起源和发展  13-15
    2.1.2 混沌的概念和基本特征  15-18
    2.1.3 常见的混沌映射  18-21
  2.2 密码学理论  21-25
    2.2.1 密码学理论简述  22-24
    2.2.2 混沌映射与密码学的联系  24-25
  2.3 数字图像加密理论简述  25-29
    2.3.1 数字图像加密概述  25-26
    2.3.2 图像置乱加密技术  26-28
    2.3.3 图像的扩散加密技术  28-29
  2.4 小波变换理论简述  29-33
    2.4.1 连续小波变换  30-31
    2.4.2 离散小波变换(DWT)  31-32
    2.4.3 小波变换在图像加密中的作用  32-33
3. 图像加密技术的实现  33-39
  3.1 Lorenz混沌序列预处理  33-34
  3.2 置乱度分析  34-36
  3.3 离散小波变换图像分解  36-39
4. 基于混沌序列的彩色图像的小波域加密算法  39-47
  4.1 加密算法设计  39-40
  4.2 加密算法的实现  40-41
  4.3 加密算法的仿真结果分析  41-46
    4.3.1 实验过程  41-42
    4.3.2 仿真结果分析  42-46
  4.4 本章小结  46-47
5. 总结与展望  47-49
  5.1 本文总结  47
  5.2 后续工作展望  47-49
参考文献  49-52
致谢  52-53
攻读硕士学位期间的研究成果  53

基于小波变换及混沌的彩色图像加密技术研究与实现

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