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基于混沌的数字图像加密及信息隐藏算法研究

作　者: 陈志建
导　师: 邓绍江
学　校: 重庆大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: ★信息隐藏 图像加密 混沌映射 离散小波变换 离散余弦变换
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 73次
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内容摘要


随着计算机通信技术和互联网技术的飞速发展,多媒体信息被人们广泛应用。正因为如此,信息安全问题凸显,特别是数字产品的版权保护问题更为重要。混沌密码学是解决多媒体安全的有效技术。首先,多媒体信息与普通的文本数据不同,数据量大,而且冗余度高,用传统的加密算法对其进行加密需要消耗大量的时间和计算资源。其次,传统的加密理论只是对加密的数字产品进行保护,难以有效地保护数字产品版权。信息隐藏是一种不让非法者发觉数字媒体文件中隐藏秘密信息的技术,可以有效解决以上问题。本论文主要研究如何利用混沌技术分析和设计数字图像加密和信息隐藏算法,主要研究工作如下:①介绍信息加密和信息隐藏的研究背景、现状和应用领域,阐述了信息隐藏和数字水印的相关概念和特征,提出鲁棒性水印的要求。并且介绍了混沌系统的概念、特征及其在数字图像处理中的应用。②结合混沌理论和三阶矩阵,提出一种基于三维混沌系统的数字图像加密算法,有效结合三维混沌系统和一种新的扩散置乱再置乱(DPP)迭代的图像加密模式,将图像置乱和图像扩散组合起来实现图像的加密。通过实验仿真论证了该算法的性能,展示了三维混沌系统在数字图像加密中的优势。③重点研究了三维混沌系统映射基础上,提出了一种基于DWT和DCT数字图像鲁棒性水印算法,该算法根据水印图像大小进行分块嵌入水印,在保证不可见性前提下,最大限度增强了算法的鲁棒性。通过实验比较分析验证了算法的实用意义。最后论文进行了总结并且指出了算法中的创新点和不足之处,以及需要进一步研究的问题。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景和课题意义  9-10
  1.2 研究现状和存在问题  10-11
    1.2.1 国内外研究现状  10-11
    1.2.2 基于混沌的数字图像信息隐藏研究现状  11
  1.3 信息隐藏的主要应用  11-12
  1.4 本文所做工作  12-14
2 信息隐藏与数字水印  14-24
  2.1 信息隐藏的分类  14
  2.2 数字水印的分类  14-15
  2.3 数字水印技术的基本原理  15-19
    2.3.1 数字水印的一般模型  15-16
    2.3.2 数字水印的基本特征  16-18
    2.3.3 数字水印的基本框架  18-19
  2.4 数字图像水印的一般算法  19-20
    2.4.1 空域图像水印  19-20
    2.4.2 变换域图像水印算法  20
  2.5 鲁棒性数字水印的基本要求  20-21
  2.6 数字水印的评估标准  21-22
  2.7 本章小结  22-24
3 混沌在数字图像加密和信息隐藏中的应用  24-33
  3.1 混沌理论基础  24-25
    3.1.1 混沌的起源  24
    3.1.2 混沌与密码学  24-25
  3.2 混沌的定义  25-26
    3.2.1 Li-Yorke 的混沌定义  25-26
    3.2.2 Devaney 的混沌定义  26
  3.3 混沌运动的特征  26-27
  3.4 常用的混沌动力系统  27-31
    3.4.1 离散混沌系统模型  27-30
    3.4.2 连续混沌系统模型  30
    3.4.3 本论文选取的混沌模型  30-31
  3.5 混沌在数字图像加密和信息隐藏技术中的应用  31-32
  3.6 本章小结  32-33
4 基于三维混沌系统的图像加密算法分析  33-44
  4.1 引言  33-34
  4.2 三阶矩阵及其DPP 加密模型  34-35
    4.2.1 三阶矩阵  34-35
    4.2.2 DPP 加密模型图像扩散算法  35
  4.3 图像加密算法  35-36
  4.4 实验结果及性能分析  36-42
    4.4.1 密钥空间分析  36
    4.4.2 密钥敏感性测试  36-38
    4.4.3 灰度直方图分析  38
    4.4.4 相邻像素的相关性  38-39
    4.4.5 图像受损测试  39-40
    4.4.6 性能分析  40-42
  4.5 本章小结  42-44
5 基于 DWT 和 DCT 数字图像鲁棒水印隐藏算法  44-57
  5.1 引言  44
  5.2 算法设计与描述  44-47
    5.2.1 水印预处理与图像分块  44-45
    5.2.2 水印嵌入算法  45-46
    5.2.3 水印提取算法  46-47
  5.3 性能分析和实验结果分析  47-55
    5.3.1 无攻击下的实验结果  49
    5.3.2 JPEG 压缩攻击  49-50
    5.3.3 噪声攻击  50-52
    5.3.4 剪切攻击  52-53
    5.3.5 抗滤波攻击  53
    5.3.6 其他算法攻击比较  53-55
  5.4 本章小结  55-57
6 结论与展望  57-59
  6.1 本文工作总结  57
  6.2 展望和进一步研究方向  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录  63
  A 作者在攻读学位期间发表的论文目录  63
  B 作者在攻读学位期间参加的科研项目情况  63

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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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