基于混沌加密和小波变换的图像隐藏算法实现

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混沌系统被誉为一种天然的密码系统,因其具有对初值的极端敏感性、遍历性、确定性等特性,将混沌与现有加密算法有机结合的混沌加密技术被认为是很有前途的加密新算法。而混沌在二维相平面上表现出的不规则性,为寻求更加适合于图像数据加密的方法提供了一种有效途径。小波变换是一种可达到时域或频域局部的时——频域分忻方法,其基本思想是对信号进行细致的频率分离即多分辨率分解。小波变换具有的多分辨率分忻能力,更适应人眼的视觉特性,可有效地抵御JPE(]2000的有损压缩,可将秘密图像分散到载体图像的多个尺度中去,因而基于小波变换的信息隐藏算法具有不可见性和鲁棒性高的特点。基于混沌的图像加密和基于小波变换的图像隐藏技术有个各自的优缺点,将两种方法取长补短,进行有机的结合,从而能够进一步提高图像信息的安全性。Logl’stK’映射是一个典型的非线性混沌方程,它运算简单,并具有良好的混沌特性。但其密钥空间很有限,使用其构造的加密算法安全性不高。本文通过增加映射中参数个数以扩展密钥空间,同时为保证加密算法设计上尽量简单,提出一种基于单Logl’stlc映射的图像加密算法,利用增设的参数对生成的混沌序列进行不同变换,获取置乱加密和替代加密矩阵,实现对图像信息的置乱与替代的双重加密处理。该算法在一定程度上克服了Logistic参数少、密钥空间有限的缺陷,通过不同参数和变换获取置乱和替代矩阵,避免运算多个序列来生成相应的变换矩阵,降低了算法的运算量。在隐藏秘密图像之前,对原始秘密图像进行混沌加密予页处理,能够提高图像隐藏的不可见性和鲁棒性,结合基于小波变换的图像隐藏技术,本文最终提出一种基于混沌加密和小波变换的图像隐藏算法。由于通过计算机实现有限精度的混沌序列时存在特性退化问题、使用“平凡密钥”和“拟平凡密钥”作为单Loglstlc映射加密系统参数时不能生成可用于加密的混沌序列,所以对基于单Loglstl(映射的图像加密算法又进行了改进,给出一种基于双Logistic混合映射的图像加密算法,并将其用于秘密图像的加密处理,然后把加密后的秘密图像隐藏到载体图像经小波分解后的频带系数中,再经过小波重构得到隐秘图像。该算法具有简单易实现,运算量小等特点。仿真结果表明,该算法在遭受JPEG压缩、噪声和剪切等图像处理的情况下,具有一定的鲁棒性。
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