基于Lorenz混沌系統(tǒng)的圖像加密研究與實現(xiàn).pdf

1、當(dāng)今社會正處于一個信息和網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的時期，由于科技水平和信息技術(shù)水平的不斷提高，信息和數(shù)據(jù)的傳輸變得越來越方便，傳輸速度也是越來越快。圖像作為信息的載體在信息傳輸中所占的比率逐漸增高，圖像中可能攜帶大量的個人信息和個人隱私，這使得圖像信息的安全問題備受關(guān)注。因此，如何保證圖像在傳輸過程中的安全性越來越受到人們的關(guān)注。
　　隨著混沌理論的提出，眾多學(xué)者將混沌理論與保密通信緊密的結(jié)合了起來?；煦缦到y(tǒng)由于其具有的諸多特性，如初值敏感性

2、、隨機性及長期不可預(yù)測性等。這些性質(zhì)都非常符合密碼學(xué)的特性。因此基于混沌系統(tǒng)提出了很多相關(guān)的加密算法，所以本文將混沌系統(tǒng)與圖像加密算法相結(jié)合，研究與實現(xiàn)混沌系統(tǒng)應(yīng)用于圖像加密的可能性。
　　本文首先是對于典型的混沌系統(tǒng)進行了研究，如一維的Logistic混沌系統(tǒng)、二維的Henon混沌系統(tǒng)以及三維Lorenz混沌系統(tǒng)，分別從吸引子相圖、分岔圖以及李雅普諾夫指數(shù)給出了混沌系統(tǒng)的證明，分析了混沌系統(tǒng)的性質(zhì)，闡述密碼學(xué)基本原理，并將混沌與

3、密碼學(xué)相比較，總結(jié)出密碼學(xué)與混沌的異同點。
　　其次，重點研究了連續(xù)的三維Lorenz混沌系統(tǒng)，進行了連續(xù)Lorenz混沌系統(tǒng)的離散化方法比較，最終選定歐拉法作為該混沌系統(tǒng)的離散化方法。根據(jù)一維和二維的混沌系統(tǒng)，給出了典型的量化方法。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)并不適用三維Lorenz混沌系統(tǒng)的量化，所以提出了針對Lorenz混沌系統(tǒng)的量化方法。將得到三維Lorenz混沌偽隨機序列與之前的一維和二維混沌系統(tǒng)生成的偽隨機序列進行性質(zhì)對比，通過自相關(guān)

4、測試、NIST國際標(biāo)準(zhǔn)測試以及BSPD局部周期測試等方法選出隨機性質(zhì)最優(yōu)的混沌偽隨機序列。將性質(zhì)最優(yōu)的偽隨機序列用于圖像加密算法，對于圖像加密結(jié)果進行全面的安全性測試，針對像素相關(guān)性方面的不足，提出了基于K-L變換和Lorenz最優(yōu)序列的圖像加密算法，改進不足之處。
　　最后，在嵌入式ARM平臺中設(shè)計基于嵌入式QT的圖像加密界面，通過移植嵌入式QT庫以及嵌入式OpenCV圖像處理庫，將基于Lorenz混沌系統(tǒng)的圖像加密算法在嵌入式