混沌加密图像及应用

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1、第14卷第3期长沙民政职业技术学院学报Vol114No132007年9月JournalofChangshaSocialworkcollegeSep12007混沌加密图像及应用韩凤英(长沙航空职业技术学院,湖南长沙410014,中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083)[摘要]阐述了混沌理论及其图像加密中的应用,提出了一种基于Logistic映射的混沌图像算法,并利用Matlab进行了加密仿真。[关键词]混沌;图像加密;混淆;扩散[中图分类号]TP393.08[文章标识码]A[文章编号]1671-5136(2007)03-0092-03X1∈S及f的任意周期点P

2、∈I有limsup11引言t→∞f′(X1)-f′(P)>0。则称f在S上是混沌的。图像信息生动形象,它已经成为人类表达信息的根据Li-Yorke定义,1983年Day认为一个混沌重要手段之一,网络上的图像数据有很多是要求发送系统应该具有如下三种性质:第一,存在所有阶的周期方和接收方要进行保密通信的,信息安全与保密显得轨道;第二,存在一个不可数集合,该集合只含有混沌[1-3]越来越重要。目前,国际上正在探讨使用一些非轨道,且任意两个轨道既不趋向远离也不趋向接近,而传统的方法进行信息加密与隐藏,其中混沌理论就是是两种状态交替出现,同时任一轨道不趋向于任一周被采纳和得到广

3、泛应用的方法之一。混沌加密是近年期轨道,即该集合不存在渐进周期轨道;第三,混沌轨[4-5]来兴起的一个研究课题,基于混沌理论的保密通道具有高度的不稳定性。信、信息加密和信息隐藏技术的研究已成为国际非线1989年DevaneyRL给出了混沌的定义:性科学和信息科学两个领域交叉融合的热门前沿课题设X是一个度量空间,一个连续映射f:X→X称之一,也是国际上高科技研究的一个新领域,基于混沌为X的混沌,如果:[6]理论的密码学近来成为很热门的科学。(1)f是拓扑传递的;(2)f的周期点在X中稠密;(3)f具有对初始条件的敏感依赖性。21混沌的定义除了上述的混沌定义外,还有Sma

4、le马蹄、横截同混沌现象是在非线性动力系统中出现的确定性、宿点、拓朴混合及符号动力系统等定义。然而迄今为类似随机的过程,这种过程既非周期又非收敛,并且对[27]止,混沌一词还没有一个公认的普遍适用的定义。初值具有极其敏感的依赖性。混沌一词首先由李天岩和约克(J.A.Yorke)在31混沌加密图像原理1975年提出。1975年他们在“周期3意味着混沌”一混沌序列密码系统(见图1)的加密端和解密端是[26]文中给出了混沌的一种数学定义,现称为Li-两个独立的、完全相同的混沌系统,两系统间不存在耦Yorke定义,设连续自映射f:I→I

5、端加密后直接发往解密端,子区间。如果存在不可数集合S0,liminff′(X1)-f′(X2)=0其法的安全性依赖于混沌信号的超长周期、类随机性和t→∞中f′(1)=f(f(...f(1)))表示t重函数关系;(3)任给混沌系统对初始状态、系统参数的敏感性。混沌序列[收稿日期]2007-06-15[基金项目]国家自然科学基金资助项目(60573127)[作者简

6、介]韩凤英(1975-),女,湖南宁乡人,讲师,硕士生,主要研究方向混沌密码学。朱从旭(1963-),男,湖南武冈人,副教授,博士,硕士生导师,主要研究方向:混沌密码学与数字水印技术。第3期韩凤英:混沌加密图像及应用93密码加密方法灵活多变,可以充分利用混沌信号的特组成一个序列用作加密序列;将原始图像中的每一个性构造复杂的加密函数.像素点逐点与加密序列中的值逐个进行异或得到加密图像。(2)像素位置置乱设计生成两个Logistic序列X,Y;将经过图像像素值替代设计后的图像按式(2)的方法将位置(i,,j)按如下方法置换到新位置(i′,j′);将每一个像素点都进行置乱即

7、完成图像加密。i′=(i+zoom×Xi)modM(2)j′=(j+zoom×Zj)modN其中zoom为取值扩展因子,如果取得的(i′,j′)与前面的相同,即舍掉重新生成,加上取值扩展因子后,舍掉的值大大减少,加快了生成新坐标的速度。图像加密技术有三种方法:灰度值替代,像素位置选择Lenna图像(64×64),选择密钥参数分别为变换以及二者的结合。灰度值替代是利用密钥改变源u=3.578,X0=0.2781,zoom=1000,将此方法用Mat2图像的灰度,可以逐点改变,也可以把源图像分成几lab仿真,其仿真结果如下:块,逐块进行替代操作,可以改变