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基于混沌映射与FrFT的单通道彩色图像加密算法
作 者: 龚黎华
导 师: 吴建华;丁杰
学 校: 南昌大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 分数傅里叶变换 Arnold变换 混沌加密 频谱切割 随机相位编码 彩色图像加密
分类号: TP309.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 21次
引 用: 1次
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内容摘要
随着生活水平的提高和技术手段的完善,简单的文本信息往往不能满足人们对外部世界感知和信息通信的要求。图像作为一种有效的信息载体,在日常生活和工作中普遍使用。在开放的网络环境下,重要图像信息必须借助加密等手段来防御敌手的攻击。图像加密作为信息安全领域活跃的研究方向,近年来发展非常迅速,倍受关注。基于变换域的加密和混沌加密是两种重要而有效的图像加密手段。本文结合混沌映射与分数傅里叶变换,设计了两个单通道彩色图像加密算法,具体如下:(1)提出了一种基于分数傅里叶变换和混沌置乱的单通道彩色图像加密方法。该算法把原始彩色图像转换到HSI空间,对S分量进行基于分数傅里叶变换的随机相位编码,提取其相位信息作为新的随机相位;将H分量作为第一个相位模板的相位,结合由S分量得到的随机相位对1分量进行基于分数傅里叶变换的双随机相位编码和调制;并对所得图像进行混沌置乱,实现对彩色图像的双重加密。(2)提出了一种基于频谱切割和二维Arnold变换的单通道彩色图像加密算法。该算法对原始彩色图像的RGB三个彩色通道分别进行分数傅里叶变换,并对它们的频谱进行切割,组合成新的频谱,再利用二维Arnold变换对组合频谱进行置乱以提高加密图像的安全性。为了增强该加密算法对分数阶的敏感性,本文还对置乱后的图像进行了随机相位编码,生成密文图像。文中单通道彩色图像加密一个是通过在HSI空间巧妙编码实现,另一个是利用频谱切割技术实现。单通道彩色图像加密克服了将彩色图像分为3个通道单独加密的缺陷,具有加密成本低、系统简单等优点。通过大量的计算机仿真,验证了提出的两个算法的有效性和安全性等。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-11 1.1 课题研究背景 7-8 1.2 国内外研究现状 8-10 1.3 研究内容与章节安排 10-11 第二章 变换域加密和混沌加密 11-22 2.1 正交变换 11-14 2.1.1 傅里叶变换 11-12 2.1.2 离散余弦变换 12 2.1.3 分数傅里叶变换 12-14 2.2 变换域图像加密的评价指标 14 2.3 混沌的定义和特征 14-15 2.4 典型的混沌系统 15-21 2.4.1 一维混沌系统 15-17 2.4.2 二维混沌系统 17-18 2.4.3 三维混沌系统 18-20 2.4.4 混沌图像加密算法优缺点 20-21 2.5 本章小结 21-22 第三章 基于混沌映射与FrFT的单通道彩色图像加密算法 22-33 3.1 相关理论知识 23-24 3.2 单通道彩色图像加密算法 24-26 3.2.1 彩色图像加密 24-26 3.2.2 彩色图像解密 26 3.3 算法仿真 26-28 3.4 算法安全性分析 28-31 3.4.1 密钥S_0的安全性 28-29 3.4.2 密钥α的安全性 29-30 3.4.3 混沌密钥的敏感度 30 3.4.4 密钥空间分析 30-31 3.4.5 相关性分析 31 3.5 本章小结 31-33 第四章 基于频谱切割和Arnold变换的单通道彩色图像加密算法 33-42 4.1 相关理论基础 33-34 4.1.1 频谱切割理论 33-34 4.1.2 二维Arnold变换 34 4.2 基于频谱切割和Arnold变换的单通道彩色图像加密算法 34-35 4.2.1 彩色图像加密算法 34-35 4.2.2 彩色图像解密算法 35 4.3 仿真与分析 35-41 4.4 本章小结 41-42 第五章 总结与展望 42-44 5.1 总结 42 5.2 展望 42-44 致谢 44-45 参考文献 45-49 攻读学位期间的研究成果 49
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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