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基于混沌理论的图像加密还可延伸到变换域
[11-14]
,例如傅里叶变换、小波变换
[11]
等。
而将变换域加密与空域加密相结合,则能够更进一步地增强加密算法的抗攻击性。通过变
换域加密后的图像在解密时都要进行逆变换操作,而一般情况下经逆变换后得到的解密图
像相较于原始图像会有一定的信息损失,但考虑到人眼视觉对图像失真拥有比较高的容错
性,所以在某些情形下,有损的图像加密是可以被接受的。与之相关的还有压缩加密,通
过压缩矩阵去除图像在频域范围内的低频数据来达到压缩数据的目的。
1.3 本文主要研究内容及结构安排
从上述内容可以看出,基于高维混沌系统的图像加密方案拥有十分广阔的发展前景和
研究价值,并且在未来很长时间内仍将是图像加密领域的重点研究内容。本文主要研究了
两种基于混沌理论的图像加密方案并进行仿真实验和性能测试,第一种方案是基于 Chen
超混沌系统、Logistic 混沌系统以及 DNA 编码运算解码三者相结合的彩色图像加密算法。
此加密算法结合了三者各自的优点,使得加密系统具有密钥容量大,抗噪声能力强,抗裁
剪性能强,抗攻击能力强等特点。第二种方案是基于 Logistic 混沌系统和离散余弦变换
(DCT)相结合的灰度图像压缩加密算法。此算法可将灰度图像根据实际需要进行不同比
例的压缩并加密,使得图像在传输过程中既能提高效率,又能保护数据。在压缩率较低的
情况下,接收端进行解密还原后的图像与原始图像差别很小。
本论文共分为五个章节,下面是各章节的内容安排:
第一章介绍基于混沌理论的数字图像加密的发展背景和研究意义,阐述了本论文的主
要研究内容与整体结构安排。
第二章介绍 Logistic 混沌系统和 Chen 超混沌系统的构成与特性,同时对 DNA 编码、
解码和 DNA 运算进行深入解释。本章内容为第三章节要讲述的加密算法提供了坚实的理
论基础。
第三章研究和改进基于混沌系统和 DNA 编码运算解码三者相结合的一种彩色数字图
像分块加密算法。对此算法的加密与解密过程进行详细地描述和 Matlab 仿真,同时对此
加密算法进行性能测试,主要包括直方图分析、相邻位置数据值关联性分析、抗裁剪性能、
抗噪声性能、图像质量评价等。
第四章研究和改进基于 Logistic 一维混沌系统和离散余弦变换(DCT)相结合的灰度
图像频域压缩加密算法。对此算法的加密与解密过程进行详细地介绍和仿真实验,得到不
经过解密而直接解压的结果,以及将在不同压缩比例下正确解密解压后的图像恢复结果进
行对比,最后对算法的性能做了简单的分析。
第五章分析算法中的不足之处,对全文内容进行总结和展望。