摘要
随着多媒体处理和互联网技术的飞速发展，以图像为主的信息传播越来越多，因此，图像传输和储存的安全性受到了人们的关注。为了保护图像信息不被未经授权的复制和传播，并满足实时安全图像信息传输的需求，图像加密应运而生。本文设计了两种基于混沌系统和DNA计算的图像加密方案，并对其性能进行了测试。具体研究工作如下： （1）提出了一种基于新型时空混沌和DNA计算的彩色图像加密方案。该方案利用蔡氏电路产生的伪随机序列置乱彩色图像的R，G，B分量，在新型时空混沌生成的密钥流控制下对DNA编码后的R，G，B分量执行DNA循环移位运算。在第一轮扩散中，为了克服传统DNA计算中碱基不能相互转换等缺点，方案采用DNA循环移位运算以增强扩散效果。在第二轮扩散中，DNA解码后的R，G，B分量与二值矩阵执行异或运算，两轮扩散提高了算法的安全性，将R，G，B分量合并得到彩色密文图像。在本密码系统中，以切比雪夫映射作为传统耦合映射格子的基础映射构造了新型时空混沌，它不仅克服了典型的时空混沌具有低随机性和周期窗口多等缺点，而且作为序列发生器具备更大的密钥空间。实验结果表明该加密系统的性能指标非常接近理论值，符合安全性的要求。 （2）设计了一种基于超混沌系统和DNA序列的双图像加密方案。混沌系统的初值和控制参数由明文图像生成的SHA-256哈希值更新，这有效地抵抗了选择明文攻击。在置乱过程中，采用优化后的Arnold矩阵变换对双图像序列置乱，Arnold矩阵的元素由超混沌Chen系统生成。将对二维图像置乱转化为对一维向量进行置乱，此方法减少了置乱时间且置乱效果好。本方案将DNA圆距离计算得到的矩阵用于异或扩散，该运算不仅建立了双图像之间的关联，而且避免了DNA解码操作，提升了算法的加密速度。实验结果表明该方案具有较高的加密速度和明文敏感性。
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