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基于Turbo码的数字图像加密算法研究及实现

作 者: 郭新楠
导 师: 孙朝云
学 校: 长安大学
专 业: 信号与信息处理
关键词: 数字图像 Turbo码 交织器 加密 置乱
分类号: TN918.82
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 32次
引 用: 1次
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内容摘要


为了进一步加强数字图像在传输过程中的安全可靠性,针对数字图像传输过程安全有效实时性,本文提出基于Turbo码加密算法,设计并实现了图像的有效加密。本论文先介绍了Turbo码的发展状况与研究现状,通过研究置乱Arnold图像加密算法的基础上,提出基于Turbo编码器结构的加密算法。主要通过以下方案实现:迭代思想,Turbo码迭代3-5次误比率特性曲线收敛,在算法中选用迭代次数为3降低信噪比.采用双加密方法,在进入Turbo码加密器之前,先进行外置扰乱实现一次加密,之后进入加密器实现二次加密。密钥分别由外置交织扰乱子模块的加密密钥和Turbo码加密器的加密密钥构成双密钥。交织思想,交织方法的最大优势在于减小原始数据的相关性,而Turbo码采用卷积码和随机交织正好达到了随机交织的目的。因此在交织算法中将一定的顺序数据块排列打乱,进而起到更好的保密效果。通过实验分析,置乱加密存在迭代周期还原性,具有一定的不安全因素。而对Turbo加密算法的研究,并通过仿真实验对直方图,信息熵以及相关性的图像加密算法评估本算法可靠性和有效性,具有较好的安全性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 本课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
    1.2.1 国内发展情况  10-11
    1.2.2 国外研究的现状  11
  1.3 Turbo码的研究现状及发展趋势  11-12
  1.4 本文的研究内容和组织结构  12-15
    1.4.1 主要研究内容  12-13
    1.4.2 组织结构  13-15
第二章 Turbo编译码原理及性能分析  15-41
  2.1 Turbo码的发展及信道编码概述  15-19
    2.1.1 信道编码的分类  16
    2.1.2 信道模型和信道容量  16-19
  2.2 Turbo码的编译码器结构  19-31
    2.2.1 分量编码器  20-23
    2.2.2 交织器  23-28
    2.2.3 删余器  28-29
    2.2.4 Turbo码译码器结构  29-31
  2.3 Turbo码译码算法  31-35
    2.3.1 Log-MAP算法  31-32
    2.3.2 Max-Log-MAP算法  32-33
    2.3.3 SOVA算法  33-34
    2.3.4 MAP类算法与SOVA算法的复杂行比较  34-35
  2.4 Turbo码性能分析  35-39
    2.4.1 解码迭代次数对Turbo码性能的影响  35-36
    2.4.2 不同交织长度对Turbo码性码的影响  36-37
    2.4.3 不同算法对Turbo码译码性能的比较  37-38
    2.4.4 交织方式的比较  38-39
  2.5 选择参数需要注意的问题  39-40
  2.6 本章小结  40-41
第三章 基于Arnold置乱加密算法研究  41-51
  3.1 保密学的基本知识  41-42
  3.2 保密系统的模型  42-44
  3.3 信息保密技术  44-45
  3.4 基于Arnold置乱加密技术  45-50
    3.4.1 置乱算法的的研究  46-47
    3.4.2 Arnold变换及其Matlab实现  47-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章 基于Turbo码的加密算法研究  51-60
  4.1 Turbo码在保密通信系统中的拓展  51
  4.2 Turbo码加密系统实现  51-57
    4.2.1 Turbo码保密通信系统结构  51-52
    4.2.2 Turbo码加密系统结构  52-53
    4.2.3 Turbo编码器交织算法的研究  53-54
    4.2.4 加解密算法流程图  54-57
  4.3 Turbo码性能加密仿真结果  57-59
    4.3.1 加密主要程序  57-58
    4.3.2 数字图像加密结果  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 加密算法数据分析  60-67
  5.1 直方图分析  60-63
  5.2 信息熵  63-65
  5.3 相关性  65
  5.4 本章小结  65-67
结论与展望  67-69
  结论  67-68
  展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信保密与通信安全 > 保密通信:按传输线路分 > 无线保密通信
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