【摘要】：伴隨著因特網的日益普及,圖像、語音、視頻等多媒體數字化信息的交流己越來越具有開放性、自由性和國際性,從而出現了各種各樣的信息安全問題。對于數字圖像信息而言,由于其數據量大、冗余性高及相關性強等特點,使得以往普通的加密方法并不適用。隨著對混沌理論研究的發(fā)展和深入,發(fā)現混沌理論與密碼學之間有著強烈的對應關系,混沌密碼技術為數字圖像等多媒體信息的安全提供了新的解決方案。本文基于混沌系統所具有的類隨機性、寬頻譜、對初始狀態(tài)及結構參數的極端敏感性等一系列特性,考慮數字彩色圖像數據的特點并結合密碼學的特性與要求,設計并實現了一種基于高維廣義超混沌貓映射的數字彩色圖像加密算法。該算法首先是對原始數字彩色圖像的R、G、B分量進行編排處理,然后對處理后的圖像采用二維廣義貓映射置亂圖像像素位置和八維廣義貓映射擴散像素值,交替進行數輪置亂與擴散過程后,再對圖像進行拆分整合得到加密圖像。這種高維廣義貓映射存在兩個正的李指數,屬于超混沌映射,能進一步改善置亂和擴散效果,再加上對數字彩色圖像的R、G、B分量的編排處理,大大提高了圖像加密的安全性。為了說明所設計的算法應用于數字彩色圖像加密的性能,本文通過MATLAB軟件對圖像加解密算法進行仿真實現并對算法的密鑰空間、圖像的統計特性(包括直方圖和相鄰像素的相關性)及密鑰的雪崩效應等進行了測試和分析,驗證了算法的可行性、安全性和保密性。本文利用芯片型號為TMS320DM6437的DSP開發(fā)平臺,對數字彩色圖像的加解密算法進行了相關的測試,給出了DSP硬件實現的結果及加解密所需的時間,驗證了該算法的實用性和實時性。
[Abstract]:With the increasing popularity of the Internet, the exchange of multimedia digital information, such as image, voice, video and so on, has become more and more open, free and international, resulting in a variety of information security problems. For digital image information, because of its large amount of data, high redundancy and strong correlation, the previous ordinary encryption methods are not suitable. With the development and deepening of chaos theory, it is found that there is a strong corresponding relationship between chaos theory and cryptography. Chaotic cryptography provides a new solution for the security of multimedia information such as digital images. Based on a series of characteristics of chaotic system, such as randomness, wide spectrum, extreme sensitivity to initial state and structural parameters, considering the characteristics of digital color image data and combining with the characteristics and requirements of cryptography, a digital color image encryption algorithm based on high-dimensional generalized hyperchaotic cat mapping is designed and implemented in this paper. The algorithm first arranges and processes the R, G and B components of the original digital color image, and then uses two-dimensional generalized cat mapping to scramble the pixel position of the image and the eight-dimensional generalized cat mapping diffusion pixel value. After several rounds of scrambling and diffusion, the image is split and integrated to obtain the encrypted image. This kind of high-dimensional generalized cat map has two positive lie indices, which belong to hyperchaotic mapping, which can further improve the scrambling and diffusion effect. In addition, the arrangement and processing of R, G and B components of digital color image greatly improves the security of image encryption. In order to illustrate the performance of the designed algorithm in digital color image encryption, the image encryption and decryption algorithm is simulated by MATLAB software, and the key space of the algorithm, the statistical characteristics of the image (including the correlation between histogram and adjacent pixels) and the avalanche effect of the key are tested and analyzed, and the feasibility, security and confidentiality of the algorithm are verified. In this paper, the encryption and decryption algorithm of digital color image is tested by using the DSP development platform of chip model TMS320DM6437. The results of DSP hardware implementation and the time required for encryption and decryption are given, and the practicability and real-time performance of the algorithm are verified.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP309.7

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本文編號：2503923