基于可逆元胞自动机的图像加密算法

摘要

随着网络技术和多媒体技术的发展，社会对信息传输和保存安全性方面的要求越来越高。通过数字图像浏览获取信息是人们之间交流的重要手段之一，数字图像作为现代社会信息的重要载体，给人们信息交流带来了极大的方便。同时，部分图像数据由于个人隐私、版权等安全原因，需要进行加密传输。图像数据的保护f=1益受到社会的普遍重视，使图像信息加密技术也变得至关重要。 元胞自动机以其在空间、时间和状态上的离散性，适合应用于数字图像加密技术。本文提出了一种基于一维可逆元胞自动机的新的图像加密算法。可逆元胞自动机加密算法将已知灰度图像变为二值图像，然后将数据重新排列成-0和1组成的序列，与随机生成的同维数的0和1伪随机序列一起作为初始数据，应用可逆元胞自动机规则实现图像加密。对于加密级别一般的数字图像，可以用可逆元胞自动机的其中一种演化规则，这种加密方式安全性较低，但实时性较好。对于加密级别要求较高的数字图像，可以用可逆元胞自动机的若干种演化规则，这种加密方式安全性较高，但需要注意实时性问题。根据具体的数字图像加密情况优化加密中使用的演化规则和演化步数，可以尽可能地提高加密和解密过程的安全性以及实时性。 对灰度图像加密的仿真结果表明，基于可逆元胞自动机的图像加密算法满足一定的混合特性和扩散特性，具有很好的加密效果。同时通过具体的密钥空间分析、直方图分析、信息熵、灰度变化平均值和相关性分析显示，该算法具有很高的安全性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

第1章元胞自动机理论

1.1元胞自动机(CA)概述

1.2元胞自动机的基本特征

1.3元胞自动机的定义和构成

1.3.1数学定义

1.3.2元胞自动机的构成

1.4一维元胞自动机(CA)

1.5基于动力学行为的元胞自动机分类

1.6一维元胞自动机的动态行为

第2章图像加密技术

2.1图像加密的意义

2.2图像加密的现状

2.3加密的基本概念

2.4图像加密的特点

2.5图像加密技术分类

2.5.1基于像素位置变换的加密技术

2.5.2基于伪随机序列的加密技术

2.5.3基于压缩编码的加密技术

2.5.4基于“密钥图像”的加密技术

2.5.5数字图像水印技术

2.5.6基于混沌的图像加密技术

第3章可逆元胞自动机

3.1经典的可逆元胞自动机

3.2 S.Wolfram可逆元胞自动机

第4章基于可逆元胞自动机的图像加密算法

4.1基于单种可逆元胞自动机规则的图像加密算法

4.1.1单种可逆元胞自动机(RCA)规则用于加密

4.1.2应用单种可逆元胞自动机规则的图像加密算法

4.1.3仿真结果

4.2基于若干种可逆元胞自动机规则的图像加密算法

4.2.1若干种可逆元胞自动机(RCA)规则用于加密

4.2.2应用若干种可逆元胞自动机规则的图像加密算法

4.2.3仿真结果

4.2.4加密算法的安全性分析

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历