文档介绍：2010 年 9 月西
安
邮
电
学
院
学
报 Sept. 2010

第 15 卷第 5 期 JO U RNAL OF XI
A N U N IV ERSIT Y OF POST S A ND T EL ECOM M U NICAT ION S Vol
15 N o
5
基于图像位平面分解的混沌加密方法研究
张
强, 田小平
( 西安邮电学院电子工程学院, 陕西西安
710121)
摘要: 为提高图像加密效果, 可结合混沌理论、位平面分解理论以及灰度置乱理论, 获得一种加密新方法, 即先对置
乱后的图像进行位平面分解, 再针对不同位平面使用不同的混沌加密密钥进行加密。仿真分析显示, 此加密方法
简单有效, 密钥空间巨大, 加密效果明显, 安全性高。
关键词: 置乱; 加密; 混沌
中图分类号: T P309. 7
文献标识码: A
文章编号: 1007- 3264( 2010) 05- 0083- 04
信的极佳性能。混沌由确定性系统产生和具有有界
0
引言性, 意味着混沌系统是可以控制的, 也是可以观测
的; 具有非周期性, 说明它具有宽的频带和类噪声特
当人类进入世纪的时候对数据的传输不仅
21 , 点, 将信号隐藏在噪声中, 很难提取。对于初值敏感
要求实时性, 而且对于安全性也有了更高的要求。
性说明混沌信号具有长期不可预测性, 所以说混沌
数字图像比传统的文字消息具有更多的信息量, 对系统是一个良好的加密系统。
于数字图像的处理成为了新的研究热点, 人们研究
1. 2
Logistic 混沌系统
了多种压缩与编码方法使得数字图像传输更加安全
log istic 映射是由生物学家 R. May 于 1976 年提
与便利。本文提出了一种新的基于位平面分解与混
出来的, 它是一个非常简单的一维非线性迭代方程,
沌系统相结合图像加密方法算法将位平面分解与
, 其定义描述为
混沌理论很好的结合, 实现了一种有效的加密方法。
x n+ 1 = ux ( 1- x n ) ( 1)
1
混沌系统其中 0 < x n < 1, 分形参数 1 u 4。它虽然
简单, 但是有着极其复杂的动力学行为, 它的演化过
1. 1
混沌系统简介程与 u 有密切的关系, 当 3. 569999 ! u 4时, 系
混沌现象是自然界中比较常见的一种动力状统工作于混沌状态。Log istic 映射序列大部分分布在
态, 其科学定义是: 有确定规则生成的、对初始条件 0 和 1 附近, 关于 0. 5 对称分布, 序列均值为 0. 5。人
具有敏感依赖性的恢复性非周期运动[ 1] 。可以看们对 logistic 映射进行了改进, 提出了均值为 0 的满
出, 混沌系统具有以下特性: log istic 映射( u = 2)
2
( 1) 确定性 x n+ 1 = 1 - ux n ( 2)
( 2) 有界性对应的概率分布密度函数为
( 3) 非周期性 1
, x ∀(- 1, 1)
( 4) 对初始条件具有极端敏感性
( x ) =
1 - x 2 ( 3)
正是由于上述 4 种性质, 混沌