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在当今信息社会,彩色图像由于形象生动和色彩丰富,成为人类表达信息的重要手段之一。而随着计算机网络的飞速发展,获取信息方便而快捷。因此,信息安全成为当前的热点话题,而信息加密是一种很好的保护数据的选择。彩色图像加密已经应用在网络通讯、多媒体系统、医学成像和军事通讯等领域。在此背景下,研究针对彩色图像特点的加密技术有重要的意义。混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式,由于它良好的特性,已在信息安全领域获得了广泛的应用。 本论文的主要研究成果体现在以下几方面: 1.深入分析了Chebyshev离散混沌映射的动力学特性;在分析基础之上,构造了具有良好统计特性的密码流。 2.针对未压缩的彩色图像,根据图像的特点,并基于安全性的讨论,提出了两种基于混沌的数字图像加密新算法。该方法采用Chebyshev映射,将混沌直接引入图像加密算法中,利用其对初始条件极其敏感性的特性,对以前图像加密解密算法进行了全面的改进。本方法具有加密算法简单、速度快、效果好和安全性高等特点。 3.针对压缩的JPEG彩色图像的特点,结合目前已提出的混沌应用于压缩图像的安全性的讨论,提出了一种基于针对图像压缩的混沌数字图像加密方法。结果表明该方法的有效性。 4.提出了针对运动图像进行混沌加密的方法。根据运动图像的特点,考虑图像传输的安全性和效率,提出了一种基于混沌映射和图像融合的数字加密方法。用混沌映射结合视频流,提高了加密效果,保证了图像信息的安全性。 5.构造了存储加密信息的数据库结构。用户身份的认证、密钥的管理、加密图像的保存信息都构建在此数据库中。对于数据库的结构建立,也加进了Chebyshev混沌映射数据流,来保证数据库的安全。 本文的结构安排如下:第一章对目前的彩色图像加密方法进行了总结,比较了它们的优缺点;第二章对基于混沌理论与密码学结合所提出的图像加密方法的安全性进行了深入讨论,以此作为本文提出的加密方法的前提。第三章深入讨论了Chebyshev映射的动力学特性,和与此相关的在计算机有限精度计算下的特性退化、相空间重构等问题。第四章中设计了基于静止图像的混沌加密方法以及在第五章中针对运动图像设计了基于混沌流密码结构的加密方法。在此基础上,在第六章设计了具有保密结构的数据库,用来管理用户的密钥、身份认证、图像的储存等。