基于baker map混沌理论的卫星图像加密技术研究

摘要

传统加密技术在文本数据加密中得到了广泛的应用。但由于二维数字图像的特殊性，如信息量非常大、相邻像素间具有很强的相关性、不完全解密也具有可视性等特点，传统加密技术不能完全满足图像加密需要。 离散混沌系统中的一类二维混沌映射引起研究者的注意。这类映射的思想源于Shannon的加密理论。利用二维图像的几何特点，首先通过对图像的拉伸和折叠处理，实现像素混沌置乱，达到完全加密的效果。研究表明，这类图像加密算法和其他算法比较，具有安全性能高、加密速度快等特点，有良好的应用前景。 Baker map是目前较流行的二维混沌映射，具有良好扩散性，在图像加密领域得到广泛应用。Baker map分为Version A和Version B，其中Version B密钥空间大得多，但没有计算公式。本文将Baker map的Version B公式化，在此基础上，设计了一种提高图像加密算法安全性的加密算法。但是Baker map的加密密钥受到图像大小的限制，且对密钥的敏感性不高。 本文利用此混沌映射的思想，提出一种适用于任意形状图像的二维可逆行映射。通过对图像的拉伸、折叠处理，实现图像的混沌加密。行映射可分为左映射和右映射。文中推导出了行映射算法的计算式子，设计了图像加密策略。仿真和分析表明，行映射图像加密算法安全性高、速度快。利用行映射对卫星图像进行加密，在保证加密效果的前提下，加密速度是DES算法的10倍以上。 采用混沌映射加密卫星图像具有很多优点，如加密算法没有信息损失、密钥设计方式非常灵活、算法简单，容易编程实现、密图和原图大小一致，没有大小差异、能满足实时需要，适合大尺寸图像加密、加密算法容易硬件实现、可移植性强等特点。因此是一类非常有前途的加密算法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1图像加密技术国内外研究现状

1.2.2混沌理论国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容

第2章 图像加密技术基本理论

2.1数字水印技术

2.2数字图像分存技术

2.3数字图像置乱

2.3.1空域算法设计

2.3.2频域算法设计

2.3.3数字图像置乱算法研究发展

2.4图像加密算法

2.5图像加密评价标准

2.6对加密算法的攻击

2.7加密图像的抗攻击性

2.8本章小结

第3章 混沌基本理论

3.1引言

3.2混沌定义

3.3混沌的基本特征

3.4混沌行为的定量表征

3.5本章小结

第4章 基于baker map混沌理论的图像加密算法

4.1 Baker map理论基础

4.2 Baker map Version B的公式化

4.3行映射的思想

4.4加密图像时行映射计算算法

4.4.1左映射计算算法

4.4.2右映射计算算法

4.4.3折叠算法

4.5图像加密算法

4.5.1图像加密算法

4.5.2图像解密算法

4.6本章小结

第5章 实验仿真及结果分析

5.1标准Lena图像仿真实例

5.2安全性分析

5.3加密和解密速度

5.4卫星图像加密

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢