基于混沌與門限方案的圖像加密方法研究.pdf

1、隨著計算智能的快速發(fā)展，圖像所攜帶敏感信息的安全性越來越備受人們的關注。因此，圖像加密算法也逐漸成為信息安全領域研究的熱點問題。近幾年，利用混沌特性對圖像進行加密的算法也越來越完善。非線性系統(tǒng)參數取特定的值時，其動力學行為會非常依賴初始值的變化，而且迭代軌道不可精確預測。因此，該特性可以更好的應用到密碼學中的擴散和混亂過程。此外，混沌系統(tǒng)的數學方程是確定的，只需要保障混沌參數和初始值的安全性，就可以重構出混沌序列。
　　基于混沌的

2、圖像保護方法包括兩方面，一方面是利用離散形式的混沌系統(tǒng)來迭代生成混沌序列，來改變圖像像素的布局與替換像素灰度值，從而達到加密的效果；另一方面是基于混沌與門限方案的圖像共享技術，通過多人合作來恢復原始圖像，即使部分圖像份額丟失，仍可重構出原始圖像。
　　論文對基于分段線性函數的圖像編碼與解碼進行了比較深入的探討，研究了基于圖像塊的分段線性函數的構造，并分析了其混沌特性。將基于信息熵的壓縮編碼與中國剩余定理（CRT）結合，可以有效地減

3、小影子圖尺寸，即改善影子圖的數據膨脹問題。論文中將原始圖像分割成若干個小的圖像方塊，統(tǒng)計每個圖像塊中不同的像素值所占比重，經過換算轉化成概率分布，進而利用概率來構造分段線性區(qū)間及其對應的分段線性函數。然后，利用分段線性函數及其逆函數對分塊圖像進行解碼與編碼。由于每個圖像塊最終編碼長度不一定相等，需要對最終所有圖像塊的編碼進行分組處理，保證每組包含相同長度的二進制位。將二進制序列轉化成對應的十進制，即待共享的密值。為了提高影子圖對原始圖像

4、像素改變的敏感性，利用混沌序列對密值序列進行置亂處理。當改變塊圖像中像素值時，其對應的熵值亦會改變。如果其未發(fā)生變化，則生成一個小隨機數疊加到該熵值上。然后，將所有塊圖像中的熵值構成一個集合，計算該集合的方差，作為Logistic映射進入混沌狀態(tài)時迭代的起始點，能夠得到不同的迭代軌道。用其對密值序列重新排序，能達到較好的抵抗差分攻擊的效果。最后，利用CRT構建門限共享方案，將置亂后的密值序列轉化成對應的影子圖，分發(fā)給若干位合法的參與成員

5、。
　　此外，論文中分析了參與成員數量發(fā)生變化，即授權子集中包含新增成員。改進算法可以確保原有的參與成員手中的份額不變，通過與新增成員合作仍可以恢復出共享密值。為了保障共享方案的安全性，防止參與成員之間出現欺騙行為。論文設計了基于非對稱密碼的身份認證方案，只有通過驗證的參與成員，才能利用各自獨立擁有的密值份額，相互合作恢復出共享密值。通過計算機的數值仿真，并分析影子圖的安全性相關判定指標，可以發(fā)現實驗結果均符合理論要求，說明論文中