基于矩陣變換的圖像加密算法研究.pdf

1、信息技術(shù)的飛速發(fā)展使信息安全問(wèn)題逐漸成為計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)問(wèn)題，由于多媒體信息在互聯(lián)網(wǎng)中交換量所占比例極大，而數(shù)字圖像又是多媒體傳輸?shù)闹饕d體，因此數(shù)字圖像的安全性成為多媒體安全技術(shù)的主流研究領(lǐng)域。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的數(shù)字圖像加密算法的研究與討論，針對(duì)數(shù)字圖像具有二維矩陣模型的特征，在圖像加密的矩陣變換方面進(jìn)行了深入的研究。
　　首先，根據(jù)圖像加密具有隨機(jī)性這一特征，選擇了具有相同屬性的混沌序列參與加密算法的研究，并提出了一種對(duì)于混

2、沌序列的變換處理方法。該方法的核心內(nèi)容是將一維的且具有隨機(jī)特性的混沌序列應(yīng)用到二維矩陣圖像具體像素位置變換中，該混沌序列的選擇主要應(yīng)用了Logistic序列和Hybrid序列;其次，對(duì)于二維圖像矩陣某一具體位置的像素灰度值的變換也進(jìn)行了研究，提出了兩種變換思想。一是采用一維比特流與像素灰度值的按位異或思想將原始圖像像素值改變，另外一種變換方式從整體出發(fā)，將整個(gè)二維數(shù)字圖像進(jìn)行位平面分割并對(duì)位平面排列次序進(jìn)行置亂，從而實(shí)現(xiàn)具體像素值的變換

3、;第三，針對(duì)耦合映像格子模型的時(shí)空特性，將二維圖像結(jié)合到該模型中從而實(shí)現(xiàn)二維矩陣更加混亂且安全性更突出的加密方法。
　　從矩陣變換的思想出發(fā)進(jìn)行圖像加密算法的研究，一方面由于其形象的二維模型操作使理解更簡(jiǎn)便從而操作正確率得到提升，加密方法簡(jiǎn)單易行便于推廣，并且運(yùn)算器的時(shí)間成本得到降低;另一方面由于對(duì)于密碼學(xué)中的混亂和替換思想運(yùn)用充分，因此加密后的圖像安全性極高，抗攻擊性良好，極大的密鑰量給破譯工作帶來(lái)難度;另外，對(duì)于正常交換傳輸中

4、所遇到的無(wú)意攻擊和損失操作具有良好的復(fù)原功能，降低了原始圖像的損失且能夠保留圖像主要信息。
　　對(duì)于基于矩陣變換的加密效果，從加密本身的效果到來(lái)自各方面攻擊復(fù)原后的效果均作了大量的仿真模擬實(shí)驗(yàn)工作，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，算法所得加密圖像能夠完全將原始信息進(jìn)行隱藏，并且當(dāng)圖像受到常用攻擊后恢復(fù)圖像速度快，原始圖像載體的主要信息在復(fù)原圖像中仍可分辨，可以看出算法具有很強(qiáng)的安全性和抗攻擊能力。對(duì)于矩陣變換方面的圖像加密算法的深入研究擴(kuò)充了現(xiàn)代