基于混沌映射的图像置乱加密算法_论文

第2 9卷 第 5期  吉 首 大 学 学报 ( 自然 科 学 版 )   J u n lo ih   ie st ( t r l ce c   io   o r a fJs ouUn v riy Na u a  in eEdt n) S i Vo _ 2   NO 5 I 9 .   S p . 2 08 et 0   20 0 8年 9月  文章编 号 :0 7 9 5 2 O ) 5 0 4 4 1 0 —2 8 (O 8 0 —0 6 —0  基 于混沌 映射 的 图像 置 乱加 密 算 法  汪  超 , 黄 ( 南工程学院 , 南 湘潭 湖 湖 峰  4 10 ) l1 1  摘  要 : 出 了一 种 基 于混 沌 映射 的 图像 置 乱 加 密算 法 , 射 置 乱 了像 素 的位 置 , 程 是 可 逆 的 , 用 于加 密 图像 . 提 映 过 可 设  计 了 密钥 产 生的 方 法 , 析 了 图像 加 密 算 法 的安 全 性 问题 . 分 结果 表 明 , 映射 可加 密压 缩 文 件 甚 至任 意 长 度 的 数 据 集 . 该   关键词 : 图像 加 密 ; 沌 ; 乱  混 置 中 图分 类 号 : P 0 .  T 3 97 文献 标 识 码 :   A 随着 网络 的发展 , 人们对 图像安全 问题 越来 越 重 视. 些 常见 的数 据加 密 算法 , D S算法 1 AE   一 如 E 、 S 算 法等被应 用 到图像加 密领域 [ . 1 但在加 密大 尺寸 图像 , 卫星 图像 时 , ] 如 这些算 法 遇到 了加 密速度 低 、 全  安 性 不能保 证 、 需要 同时 解决压 缩和加 密等 问题.图像 相对文本 具有 信息 量大 , 邻像 素 间具有 相关 性等 特  相 点. 针对其 特点 , 近年来 涌现 出 以混沌 加密 为代表 的新 的图像加 密技术 L . 些算法 可大致 分 2 , 2这 ] 类 一类 构  造 伪 随机 信号 流 , 改变 像素值 , 一类 利用 图像 的几 何特 点 , 随机 置乱 图像 像 素位 置 , 减少 像 素 间的 相关 性.   安全性 能分析表 明 , 由于 图像 是二维 的 , 有一定 的几 何 特点 , 具 因此 一个 安全 的图像 加 密算 法应 同时包 括  这 2 子过程 : 个 混淆 ( o fs n 和 扩散 ( f s n . 究 图像置乱 加密方 法很 有意义【 . C nui ) o Di u i ) 研 f o 3  ] 利用 构造 的思想 , 出了一种新 的混沌 映射  ] 可加密 任 意形 状 的图像. 提 , 笔者推 导 了计 算公 式 , 出 提   了图像加 密算法 , 设计 了密钥 , 并对加 密算法 进行 了仿真 .   1 混沌 映射 原 理 和 算 法    映射利 用 了图像 的一个 重要 性质 : 像素 能够 插  入 到其 他 像 素 之 间.设 图像 为 矩 形 , 小 为 M × 大   N( ≠ N) 首先将原 图像构 造为一 个等腰 三角 形 , M .   等腰 三角形 每行 的像 素数 目依 次 为 1 2 3 … , 后  。 , ,, 然   利用 三角形 行之 间 的像 素数 目差 , 次 将奇 数 行 的  依 像 素插入 到偶数 行像 素 之 间 , 于是 三 角 形被 拉 伸 为  个 长 为 MN 的直 线 , 最后 按 照原 图像 特 征将 直 线  一 图 1 映射示意图     折 叠成 为一个 和原 图像 大小一 样 MN 的图像 , 图 1所示 . 如   由原N - 得 到该映射 的算 法 , 图像 大小 为 M X N, i ) 图像 中的任意一 点 , i=0 1 2 … , . I 设   A( , 为   且 = , , , N  : 一 1J一 0 12 … , 一1L() , ,,, M ;   为将三 角形拉 伸后 的行 向量 , 中 i 0 1 … , 一1 由下式 计算点 A(, 其 一 , , MN . i   j )在三 角形 中的行数 :   <   × N + j≤  .   () 1  ( )左 映射算 法. 1   * 收 稿 日期 : 0 8 7 3 2 0 ~0 —1  作者简介: 汪 ] 1 7 -) 男 ,  ̄(9 0 , 湖南 醴陵 人 , 南 工 程 学 院 讲 师 , 士 , 要从 事计 算 机 控 制 和 数 字 图 像处 理 研 究  湖 硕 主 第 5 期  汪 超 , : 于混 沌 映射 的 图像 置 乱 加 密 算 法  等 基 (I)当 k为 奇 数 时 ,   L[ ( × N + ) 1 2i + 一  (. _ )当 k为 偶数 时 ,   ]一 A(,) i .     () 2  L- ( ×N + ) { i 2 一  ]一 A( ,) i ;. j  () 3  需要 注意 , 图很难 构造 一个完 整 的三 角形 , 原 因此 三 角形最 后 1行 可能并 不完 整 , 该文将 其保 留.   ( )右 映射算 法. 2   (i )当 k为 奇数 时 ,   L[ ( × N +j + 1 2i : ) 一  (i)当 k为偶 数 时 , j   ]一 A(, 一 1 iM 一 ) .   () 4  L-( × N+ ) [ i 2 一  ]一 A(, 一 1 iM 一 ) .   () 5  2 图像 加 密 和解 密 算 法    由于 映射可分 为左 映射 和右 映射 , 左映 射和 右映 射 的 映射 次 数设 计 为 密 钥 k y 如 k y一 1 3 , 将 e. e 2 4 表  示 图像 依 次左 映射 1 , 映射 2次 , 后用 左 映射 3 , 后

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