基于数字混沌的图像加密算法分析-计算数学专业论文.docx

重庆大学硕士学位 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 PAGE PAGE VI is divided into bit plane, after that, one of the bit planes is confused with the chaotic stream according to the order, the result of which is used to encrypt the other bit plane. At last, the ciphertext is created by diffusing cipher key stream.The algorithm presented here can release the work in few round and can resist differential attack effectively. Finally, a novel image degradation encryption based on Mean Squared Error(MSE) prediction is raised effectively. Firstly, the value of MSE is calculated and sorted by some order. Then according to the sorting result, some of the pixels will be selected for encryption. The algorithm advanced in this chapter can achieve a good degradation performance by encrypt the pixels as little as possible. Keywords：Image Encryption，Degradation Encryption，Digital Chaos，Bit Plane， Mean Square Error 重庆大学硕士学位论 重庆大学硕士学位论文 目 录 目 录 中文摘要I 英文摘要 II 1 绪 论 1 1.1 研究背景及课题意义 1 1.2 数字图像加密的研究现状 2 1.3 论文的主要研究内容及成果 3 1.4 论文组织结构 4 2 混沌与图像加密的基本原理 5 2.1 引言 5 2.2 混沌的定义和特征 5 2.2.1 混沌的定义 5 2.2.2 混沌的运动特征 7 2.2.3 混沌的判据与准则 8 2.3 现代密码学的基本原理 10 2.3.1 现代密码学概述 10 2.3.2 理论安全性分析 13 2.4 混沌与密码学的关系 15 2.4.1 混沌与密码学的关系 15 2.4.2 基于混沌的图像加密研究现状 16 2.5 本章小结 19 3 基于时空混沌系统的图像分组加密算法 20 3.1 引言 20 3.2 理论基础知识 20 3.2.1 耦合映象格子 20 3.3 基于时空混沌系统的图像分组加密算法 21 3.3.1 加密流程 21 3.3.2 并行加密 22 3.3.3 彩色图像加密 22 3.3.4 解密过程 22 3.4 实验结果 22 3.5 实验性能分析 23 3.5.1 密钥空间分析 23 3.5.2 图像直方图 23 3.5.3 相关性分析 24 3.5.4 差分分析 25 3.5.5 密钥敏感性分析 25 3.6 并行效率分析 25 3.7 本章小结 26 4 基于混沌系统和位平面的图像加密算法 27 4.1 引言 27 4.2 二值序列生成 27 4.3 加解密算法 28 4.3.1 位平面分解与重构 28 4.3.2 遍历矩阵生成 29 4.3.3 加密算法 31 4.3.4 解密算法 31 4.4 仿真实验结果 31 4.4.1 密钥空间分析 32 4.4.2 图像直方图 32 4.4.3 相关性分析 32 4.4.4 差分分析 34 4.4.5 密钥敏感性分析 34 4.4.6 抵抗选择明文攻击和已知明文攻击 34 4.5 本章小结 35 5 基于均方误差预测的图像退化加密算法 36 5.1 引言 36 5.2 选择退化加密 36 5.2.1 图像退化加密目的 36 5.2.2 退化加密思路 37 5.3 基于选择加密的彩色图像退化加密算法 37 5.3.1 基于三维 Cat 映射和 Lorenz 系统的彩色图像加密算法 37 5.3.2 基于均方误差预测的图像退化加密算法 39 5.4 算法仿