摘 要

图像是人类视觉的基础，其已经发展为当下非常受欢迎的多媒体形式之一，图像是我们最主要的信息源，我们通过视觉系统获得对事物最生动的描述，我们每天所得到的信息中有四分之三就依靠图像。

随着科学技术的发展,越来越的信息被赋予在图像中。随着互联网技术的崛起,越来越多的图像信息被应用于移动终端上，通过移动终端进行储存和传输。由于手机、平板等移动终端已经成为我们的生活必需品，其包含的图像信息的隐私性迫使对图像进行加密保护成为一个迫在眉睫的任务。保护图像信息图像加密技术首当其冲。

移动智能终端设备由于其体积小，计算能力不足和能源有限，无法满足全文加密所需的硬件要求。

因此我们深入探讨了多种图像加密算法。最后我们得出结论：由于Logistic映射其

具有优良的密码学性能^[1]，故我们借助其进行图像加密，基于混沌序列Logistic映射的图像加密算法简单易实现、计算量低、安全性优良以及其在密钥空间上的优势都令其更加符合移动终端的需求。

混沌对初始值和系统参数的敏感性、混沌序列的遍历特性 ,混沌序列其混合性和具有不可预测性。混沌是非线性动力学规律中的类随机过程^[2]。正因为混沌序列所具有的这些特点,混沌密码成为一种非常适合信息保密的加密方案。

本文主要探讨的加密方法基于混沌序列Logistic映射。系统阐述了混沌及数字图像加密相关基础知识，设计出一种混合加密的全新算法，R、G、B三基色信号被分别进行加密。此种加密算法的加密速度快且计算量低，更加适合移动终端。

关键字：混沌；Logistic；图像加密；移动终端

Abstract

The image is the basis of human vision. It has developed into one of the most popular multimedia formats. Image is our main source of information. We obtain the most vivid description of things through the visual system. The information we get every day has Three quarters rely on images.

With the development of science and technology, more and more information is given in the image. With the rise of Internet technology, more and more image information is being applied to mobile terminals for storage and transmission through mobile terminals. As the mobile terminals such as mobile phones and tablets have become our daily necessities, the privacy of the image information they contain forces the encryption and protection of images to become an imminent task. Protecting image information Image encryption technology bears the brunt.

Because of its small size, insufficient computing power and limited energy, mobile smart terminal devices cannot meet the hardware requirements for full-text encryption.

Therefore, we discussed in depth a variety of image encryption algorithms. Finally we conclude that due to the Logistic map

With excellent cryptographic performance, we use it for image encryption. The image encryption algorithm based on chaotic sequence Logistic map is simple and easy to implement, with low computational complexity, excellent security, and its advantages in key space make it more in line with the mobile Terminal needs.

The sensitivity of chaos to initial values and system parameters, the ergodic properties of chaotic sequences, and the hybridity and unpredictability of chaotic sequences. Chaos is a kind of stochastic process in nonlinear dynamic law. Because of these characteristics of chaotic sequences, chaotic ciphers have become a very suitable encryption scheme for information security.

The encryption method mainly discussed in this paper is based on chaotic sequence Logistic mapping. The basic knowledge of chaos and digital image encryption is elaborated systematically, and a new algorithm of hybrid encryption is designed. R, G, B trichromatic signals are encrypted separately. This encryption algorithm has fast encryption speed and low computational complexity, and is more suitable for mobile terminals.

Key Words：Chaos; Logistic; Image encryption; Mobile terminal

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 选题的背景和意义 1

1.3 混沌图像加密技术的发展及研究现状 2

1.4 本文章节安排 2

第2章 图像加密基础知识 4

2.1加密算法介绍 4

2.1.1 对称加密算法 4

2.1.2 非对称加密算法 4

2.1.3 分组加密算法 5

2.1.4 密码分析方法与准则 6

2.2 图像压缩编码介绍 6

2.2.1 压缩冗余技术介绍 7

2.2.2 JPEG图像 8

2.3 数字图像加密特点和技术介绍 9

2.4 本章小结 10

第3章 混沌基本概念及混沌加密算法设计 11

3.1 混沌的基本概念 11

3.1.1 混沌的定义 11

3.1.2 混沌的基本特征 12

3. 2混沌与RC4结合的加密算法设计 12

3.2.1 RC4算法 13

3.2.2 Logistic映射 14

3.2.3 扩散加密方法 14

3.2.4 图像像素位置置乱加密算法设计 15

3.2.5 图像像素值的加密算法设计 15

3.2.6 RC4与Logistic映射结合的加密算法 16

3.2.7 仿真结果及安全性分析 17

3. 3本章小结 18

参考文献 19

致谢 20

第1章 绪论

• 1. 引言

法国物理学家庞嘉来最先发现了混沌现象^[3]。1963年，罗仑兹在《大气科学》上指出：在气候不能精确重演与长期天气预报者无能为力之间必然存在着一种联系，这就是非周期与不可预见性之间的联系。他还发现了混沌现象“对初始条件的极端敏感性” 。这可以生动的用“蝴蝶效应”来比喻：在做气象预报时，只要一只蝴蝶在某地扇动翅膀，这一扰动，就会在很远的异地产生无法预计的差异，将使长时间的预测无法进行。

混沌信号具有天然的隐蔽性。它拥有非周期性连续宽带频谱。另外,混沌信号以正的指数为特征的对初始条件的高度敏感,也就是说如果两个初始状态相同的混沌系统同时开始演化,它们的发展轨道也将于很短的时间内变得毫无关联,因此混沌信号极其复杂^[4]。同时混沌系统本身又是确定性的,非线性系统的方程、参数和初始条件可以完全控制混沌系统,因此混沌信号易于产生和复制。混沌信号的高度隐蔽性、不可预测性、高复杂度和易于实现等都特别适用于保密通信。

现代社会，随着科技的飞速发展，人类进入了一个崭新的高科技智能时代，移动智能终端设备的蓬勃发展，使人们的生活越来越不能脱离智能移动终端，它己经成为我们生活中的重要一员。现今，越来越广泛的数字媒体技术被用于在智能终端设备。人们的生活已经开始依靠智能终端设备，如移动通信、移动支付、移动存储等。这一系列就要求智能终端设备数据必须被良好的保护起来，保护设备中的数据不受损害成为重中之重，于是我们在智能移动终端平台对图像信息采取加密保护，应用一种加密算法，保证我们的图像信息在传输过程中的安全性。本文探讨了一种面向智能移动终端的图像加密方法。

1.2 选题的背景和意义