小波分析与混沌理论在图像加密中的应用

摘要

随着信息技术的发展,信息安全问题越来越受到更多的关注,如何维护信息安全,特别是图像信息安全,已成为众多研究者研究的课题.图像数字水印与图像加密是图像信息安全的有效保护措施.由于数字图像具有其自身的特点,许多研究者为了提高图像加密的效率和安全性,提出了一些图像加密方案,在这些方案中,基于小波与混沌的图像加密方案表现出了良好的加密特性.
　　目前的图像加密算法基本上是单纯的在频域或空域中进行加密.根据混沌序列以及小波变换的优良特性,将混沌和小波变换引入到数字图像加密算法中,并且将空域和频域的加密方式方法结合起来对图像进行加密,使得加密的安全性得到提高,加密效果将会更好.
　　本文在前人研究工作的基础上,利用小波分析和混沌理论相结合的方法对图像加密开展深入的研究,主要取得如下成果:
　　(1)一种基于二维Logistic混沌映射的二值图像加密方案的研究.在对原图进行分块幻方变换的基础上,用二维 Logistic混沌映射生成的二值序列与其进行异或操作,之后再进行 Ar no ld置乱.实验结果表明该方案的密钥空间大,加密效果好,且具有很强的抗干扰能力.此方案可以很好的用在图像数字水印的预处理上.
　　(2)一种二维Logistic映射与小波变换的图像加密方案的研究.该方案结合一次耦合形式的二维Logistic混沌映射,由此映射生成混沌序列,在空域上对图像进行加密,然后对其加密后的图像进行小波分解,对其小波系数进行混沌映射变换,从而在小波域上进行置乱加密.通过计算机模拟,试验结果表明,该算法改进了单一混沌映射的退化问题,同时明文的各种统计特性也得到了很大的改善,且能有效地抵御各种攻击.
　　(3)一种空频域结合的多维混沌系统图像加密方案的研究.首先利用二维 Logistic映射产生加密模板对小波分解的低频系数进行调整,其次由Chen系统对小波重构之后的图像进行异或操作,进一步使加密性能得到了很大的提高.通过试验比较分析:该方案不但密钥空间大,而且对密钥和明文相当敏感,具有优良的扩散性和扰乱性能,并能抵抗各种攻击。

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第一章 绪 论

§1. 1研究背景与意义

§1. 2研究内容与结构安排

第二章 小波分析基本理论

§2. 1引言

§2. 2小波变换的概念

§2. 3一维多分辨分析理论基础

§2. 4二维张量积多分辨分析及Mallat算法

§2. 5本章小结

第三章 一种基于二维Logistic映射的二值图像加密方案

§3. 1引言

§3. 2 Arnold变换基本原理

§3. 3幻方变换基本原理

§3. 4混沌基本原理

§3. 5图像加/解密方案

§3. 6实验与分析

§3. 7本章小结

第四章 一种二维Logistic映射与小波变换的图像加密方案

§4. 1引言

§4. 2二维混沌动力模型

§4. 3图像加密/解密方案

§4. 4仿真试验结果及其分析

§4. 5本章小结

第五章 一种空频域结合的多维混沌系统图像加密方案

§5. 1引言

§5. 2常见的高维混沌动力模型

§5. 3加/解密方案设计

§5. 4仿真试验结果及其分析

§5. 5本章小结

第六章 总结与展望

§6. 1本文总结

§6. 2未来展望

参考文献

致谢

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