基于混沌置和Radon变换置乱的图像加密算法.pdf

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理学硕士学位论文


基于混沌置乱和 Radon 变换置乱的图像加
密算法





硕士研究生:吴晶晶
导师:刘树田教授
申请学位:理学硕士
学科:光学
所在单位:理学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学







Classified Index: O438
: 535
Dissertation for the Master Degree in Science


Image encryption algorithm based on chaos system
scrambling and Radon transforms scrambling






Candidate: Wu Jingjing
Supervisor: Prof. Liu Shutian
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality: Optics
Affiliation: Department of School of Science
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
混沌是由确定的非线性系统产生的伪随机现象,混沌系统由于对初始条件以
及参数的敏感性、遍历性、不可预测性等性质在数字图像加密中得到了广泛的应
用。Arnold 变换是一种二维混沌系统,而 Logistic 映射是最常用的最简单的一维
混沌映射系统,近年来提出了许多基于这两种混沌系统的图像加密算法。Radon
变换是一种图像的投影算法,常用于图像的检测以及数字水印算法中。本文提出
了几种基于混沌系统的图像加密算法,并提出了一种基于 Radon 变换的图像加
密算法,具体内容总结如下:
(1)提出一种基于广义 Arnold 变换的图像加密算法。我们发现单独利用
Arnold 变换的加密方案安全性不高。为了能充分利用 Arnold 变换的混沌性,提
出了一种加密算法,该加密算法能够完成置乱与扩散两种效果,经过模拟验证了
其安全性和可行性。为了增加密钥空间,提出了两种改进方案,并且进行了模拟,
文中指出了该算法的优缺点,并分析了原因。
(2)提出了两种基于 Logistic 映射的图像加密方法。将图像的离散余弦变
换系数作为 Logistic 映射的初始值,迭代一定次数以后,返回到离散余弦变换系
数矩阵中,作逆离散余弦变换,得到加密图像。文中对这两种加密算法分别进行
了模拟,并分析了算法所存在的优缺点。
(3)提出一种基于 Radon 变换的图像加密算法,这种算法在图像数目增多
时,加密效果以及密钥敏感性都会增加。

关键词:加密;混沌;Arnold 变换;Logistic 映射;Radon 变换










I
哈尔滨工业大学硕士学位论文
Abstract
Chaos is the pseudorandom phenomenon generated by definite nonlinear system.
Chaotic systems have the characteristics of ergodic, indeterminism and sensitive of
parameters and initial conditions. Those properties make chaotic system used widely
in digital image encryption algorithms. Arnold map is a kind of two-dimension
chaotic system, Logistic map is one of the mon usage and most simple
one-dimension chaotic map, many image encryption methods based on those two
chaotic systems were proposed these years. Radon