基于混沌映射的图像加密算法研究

张学军

（河西学院物理与机电工程学院，甘肃 张掖 734000）

引言

当今社会处于信息时代，互联网的快速发展是它的一个显著标志.人们可以随时随地通过互联网发布想要发布的信息［1］.互联网就是把全球的信息汇聚到一起，实现信息传输与共享.虽然互联网给予人们很大的便利，可以分享大量信息，但也面临着一些问题，比如很多数据被恶意泄露以及图片信息被篡改.因而，互联网信息安全的保障是当今研究的一个热点问题.

随着这些年信息科技的快速发展，信息安全技术经历了从密码技术到隐藏技术的革新［2］.但是人们在应用信息隐藏技术保证信息安全的过程中发现，单纯的使用该技术进行保密很容易被攻击者破解.因此，人们想到如果在信息进行隐藏之前，利用相关的算法将要隐藏的秘密信息进行加密处理，使其变得与原来图像毫不相关，然后将加密过的信息载入到载体信息中，这样进行传输会变得更加的安全.即使在传输的过程中，攻击者发现了隐秘信息，将其提取出来，提取出来的也是进行加密过后的信息，无法对其进行识别，从而使信息获得了保障.综上所述，信息加密技术是信息隐藏领域中一个重要的研究方向.

1 混沌映射加密原理

传统的图像加密方法，诸如Anold变换图像加密，都是改变数字图像中像素点的位置，从而使数字图像获得加密，所以传统的数字图像加密方法相对来说比较好破解［3］.而基于混沌映射的图像加密是通过改变数字图像中像素点的值从而使图像获得加密.从原理上来说更加的安全.

当今图像加密领域将混沌系统和图像加密联系起来，使很多相关的图像加密算法随之面世，并且都有一定的实用性.本文将传统图像加密方法与混沌映射相结合，提出了一种利用混沌映射进行图像加密的方法，不仅改变数字图像中像素点的位置关系，而且将数字图像中像素点的值进行了替换.本算法中的混沌系统采用的是logistic 映射，利用logistic 映射对系统初值的敏感性生成对应的序列，像素点值的改变和像素位置的错乱都是由混沌序列进行控制.

Logistic映射是一种可产生的非线性系统，Logistic映射分岔图像如图1所示，Logistic映射模型如下所示［4］：

图1 Logistic映射分岔图像

2 仿真结果

本文基于混沌映射理论，对数字图像进行了加密算法处理，并用Matlab进行仿真.Matlab软件仿真结果如图2～图4所示，根据这三张仿真图对比的效果可以认为本文基于混沌映射的算法是可行的.

图2 原图

图3 混沌加密图像

图4 解密图像

3 总结

本文基于混沌理论对数字图像加密算法进行了研究，在Matlab 软件平台进行仿真，通过仿真可以得出混沌映射对数字图像加密相对于传统方法是更加可行的.在图像加密过程中，要输入加密密钥：［0.343 0.432 0.63 3.769 3.82 3.85 0.1 1］，原始图像就会成功加密.如果要得到正确的解密图像，也要输入正确的解密密钥，才能解密成功.