【摘 要】
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随着互联网、5G移动通信技术的发展以及各种移动终端设备的普遍应用,数字图像成为多媒体通信的重要载体。图像信息在公共网络中存储和传输,如何保护信息安全变得格外重要。由于图像数据具有冗余度高、相邻像素高度相关等特点,传统加密方案已不再适用于图像加密。混沌系统作为一种确定性非线性系统,具有许多优良特性,使得其非常适合于图像加密。本文将混沌系统与DNA编码和压缩感知相结合,提出两种图像加密算法,具体工作内
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随着互联网、5G移动通信技术的发展以及各种移动终端设备的普遍应用,数字图像成为多媒体通信的重要载体。图像信息在公共网络中存储和传输,如何保护信息安全变得格外重要。由于图像数据具有冗余度高、相邻像素高度相关等特点,传统加密方案已不再适用于图像加密。混沌系统作为一种确定性非线性系统,具有许多优良特性,使得其非常适合于图像加密。本文将混沌系统与DNA编码和压缩感知相结合,提出两种图像加密算法,具体工作内容如下:（1）提出了基于SHA-256、混沌系统和DNA编码的彩色图像加密算法。该算法引入SHA-256用于生成混沌系统的初值,使密钥与图像相关联,实现一次一密。将彩色图像分解三幅灰度图像,利用二维逻辑调整正弦映射（Two Dimensional Logistic-adjusted-Sine Map,2D-LASM）对灰度矩阵进行置乱操作以及构造伪随机矩阵,再对矩阵进行分块。采用8种DNA编码规则和4种DNA计算方式,实现了彩色图像的位级扩散操作,提高算法的安全性能,增强抵御攻击的能力。最后利用Arnold变换对灰度图像进行反复折叠和拉伸。仿真结果和性能分析表明,该算法密钥空间大,安全性高。（2）提出了基于SHA-256、混沌系统和压缩感知的图像压缩加密算法。该算法以明文图像作为SHA-256输入,经计算得到超混沌Lorenz系统的初值,用于生成与图像密切相关的混沌序列。利用三级离散小波变换对图像进行稀疏表示,得到小波系数矩阵。利用混沌序列设计出混沌测量矩阵,对小波系数矩阵进行压缩测量得到测量值。再对测量值进行量化操作、行列置乱和双向扩散,得到密文图像。解密步骤包括:逆双向扩散、逆行列置乱、逆量化、压缩采样匹配追踪（Compressed Sampling Matching Pursuit,Co Sa MP）算法进行图像重构和离散小波逆变换。仿真结果和性能分析表明,该算法能够减少传输数据量,提高信道利用率,且拥有较好安全性。
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