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随着计算机通信技术和多媒体技术的快速发展,人们对数字图像的安全越来越重视,如何有效保护数字图像信息的安全已经成为国际上研究的一个热门课题。 混沌作为一种非线性动力系统,由于其具有高度的伪随机特性以及对初始值的极端敏感性,并能产生大量再生的非周期、连续宽带频谱、类噪声的混沌信号,使得它天生就适合应用于密码学,尤其是适合用于数字图像的加密。基于混沌的图像加密技术与传统的图像加密算法相比,它的安全性更高。 本文主要做了以下几个方面的工作: 首先对混沌学的起源、发展历史、研究的重要意义进行了概述,然后详细介绍了混沌的定义、特征、分类以及判别方法等基本知识,并且还分析了几个经典的混沌映射,如Logistic映射、Chebyshev映射以及Cat映射等。除此以外,还介绍了图像加密技术的基本原理以及其他的一些相关知识,并对比分析了常见的几种图像加密技术,比如矩阵变化/像素置乱的加密技术、基于压缩编码的加密技术、基于密钥分割与秘密共享的加密技术等。 其次提出了一种新的混沌伪随机序列的生成方法,并且对一种混沌密码序列的转换方法进行了改进。在这种新的混沌序列生成方法里,该混沌系统基于Chebyshev映射和Henon映射来经过多重复合构造,利用Henon映射来对Chebyshev映射的输入参数进行扰乱来成伪随机序列。经过反复的计算机模拟仿真实验,数据结果表明由此系统生成的伪随机序列不仅对初始输入值极其敏感,并且具有良好的抗破解性、自相关性以及互相关性。 最后提出了一种新的基于混沌的图像加密算法。该算法没有像传统的图像加密算法那样先对图像的像素位置进行置乱后才加密图像的像素值,而是直接利用混沌光学双稳模型和PLCM混沌映射以及扩散函数对图像像素值进行双重加密,虽然缺少了图像像素位置置乱这一个步骤,但是数值模拟仿真实验的结果表明,其加密效果同样比较理想,并且它的加密速度更快。