完整版基于MATLAB的混沌序列图像加密程序Word文档格式.docx
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其次,用Logistic混沌映射产生一个长度为的混沌序列{k1,k2,A,kM×
N},并构造等差序列D:
{1,2,3,A,M×
N-1,M×
N}。
再次,将所产生的混沌序列{k1,k2,A,kM×
N}的M×
N个值由小到大排序,形成有序序列{k1′,k2′,A’,kM×
N’},确定序列{k1,k2,A,kM×
N}中的每个ki在有序序列{k1′,k2′,A’,kM×
N’}中的编号,形成置换地址集合{t1,t2,A,tM×
N},其中ti为集合{1,2,A,M×
N}中的一个;
按置换地址集合{t1,t2,A,tM×
N}对序列C进行置换,将其第i个像素置换至第ti列,i=1,2,A,M×
N,得到C’。
将等差序列D做相同置换,得到D’。
最后,B’是一个M×
N的矩阵,B’(i,j)=C’((i-1)×
M+j),其中i=1,2,A,M;
j=i=1,2,A,N,则B’就是加密后的图像文件。
解密算法与加密算法相似,不同之处在于第3步中,以序列C’代替随机序列{k1,k2,A,kM×
N},即可实现图像的解密。
2.用MATLAB的实现基于混沌的图像置乱加密算法
本文借助MATLAB软件平台,使用MATLAB提供的文本编辑器进行编程实现加密功能。
根据前面加密的思路,把加密算法的编程分为三个主要模块:
首先,构造一个与原图a等高等宽的矩阵b加在图像矩阵a后面形成复合矩阵c:
b=zeros(m1,n1);
ifm1>
=n1
n1
fore=1:
b=(e,e);
end
……
else
(n1-m1)
b((m1+e-1),e)=m1+e-1
c=zeros(m1*2,n1);
c=zeros(m1*2,1);
c=[b,a];
然后,用Logitic映射产生混沌序列:
forn=1:
n1+100x(n+1)=q*x(n)*(1-x(n));
endn=101:
1:
n1+100;
y(n-100)=x(n);
最后,采用冒泡法将产生的混沌序列值由小到大进行排序,并利用同样的换序条理依次对复合矩阵的列和行进行打乱排序:
forf=1:
n1-1forh=f:
n1ify(f)>
y(h)k=y(f);
y(f)=y(h);
y(h)=k;
c1=c(:
f);
c(:
f)=c(:
h);
h)=c1;
forh=g:
m1
ify(f>
y<
h)
k=y(f)
y(f)=y(h)
d1=d(:
d(:
f)=d(:
h)=d;
解密的程序与加密的相反。
3.基于混沌的图像置乱加密算法效果分析
利用Logistic混沌序列对图像像素点置乱对图像文件加密,其效果要比用Logistic混沌序列直接对图像文件加密好,令x0=0.3001,图2(b)为用Logistic混沌序列直接对图像文件爱你进行加密的图像,图2(c)为用Logistic混沌序列对图像像素点置乱对图像文件进行加密的图像,图2(d)为其的解密图像文件。
4.设计原理
运用异或运算将数据进行隐藏,连续使用同一数据对图像数据两次异或运算图像的数据不发生改变,利用这一特性对图像信息进行加密保护。
用户输入的密码必须在0~1之间任何一个数据进行加密,并且加密的程序与解密的程序输入的密码必须一致才能正确解密。
四.源程序
%该程序针对图像近似系数和高频系数进行加密,以达到加密的效果
clearall;
t0=clock;
%测试程序运行时间
im=imread('
tank.jpg'
);
im1=rgb2gray(im);
%图像灰度化
im1=medfilt2(im1,[33]);
%图像平滑处理
figure;
imshow(im1);
title('
灰度化处理'
im1=double(im1);
%小波变换,获取图像的低频高频系数
[ca1,ch1,cv1,cd1]=dwt2(im1,'
bior3.7'
figure(3);
subplot(231);
imshow(ca1,[]);
图像近似'
subplot(232);
imshow(ch1);
低频水平分量'
subplot(233);
imshow(cv1);
低频垂直分量'
subplot(234);
imshow(cd1),;
高频分量'
%%%%%%以下为混沌加密算法%%%%%%
[M,N]=size(ca1);
e=hundungen(M,N,0.1);
tt=0.1;
fca1=mod(tt*ca1+(1-tt)*e,256);
subplot(235);
imshow(fca1,[]);
加密'
im2=idwt2(ca1,ch1,cv1,cd1,'
figure(4);
imshow(uint8(im2),[]);
灰度图像小波重构'
im3=idwt2(fca1,ch1,cv1,cd1,'
figure(5);
imshow(uint8(im3),[]);
加密图像小波重构'
%%%%%%以下为混沌解密算法%%%%%%
[fca1,ch1,cv1,cd1]=dwt2(im3,'
fca2=(fca1-(1-tt)*e)/tt;
im4=idwt2(fca2,ch1,cv1,cd1,'
figure(6);
imshow(uint8(im4),[]);
解密图像小波重构'
%置乱后图像的均值
figure(7);
subplot(221)
imhist(uint8(im1));
初始图像的直方图'
subplot(222)
imhist(uint8(fca1));
ca1系数加密之后的直方图'
subplot(223)
imhist(uint8(im3));
加密之后的直方图'
subplot(224)
imhist(uint8(im4));
解密之后的直方图'
ssy=sum(sum(im3));
%置乱后图像的均值
uy=ssy/(M*N);
vy=sum(sum((im3-uy)^2));
ssx=sum(sum(im1));
%原图像的均值
ux=ssx/(M*N);
vx=sum(sum((im1-ux)^2));
Variancey=vy/uy;
%置乱后图像的方差
Variancex=vx/ux;
%原图像的方差
%置乱度
DDD=Variancey/Variancex;
etime(clock,t0)
五.运行结果及分析总结
1.运行结果:
2.结果分析:
由程序的运行结果来看,原图被加密后在显示出来,已经无法辨别其内容,实现了图像数据的隐藏,这种混沌序列方法对图像数据的加密是十分有用,实现了信息的保密,在网络传输中能够很好地保护图像数据不被第三方轻易获取其内容,实现数据的隐藏保护。
3.心得体会
通过运用matlab语言进行图像数据的加解密,不仅了解了matlab本身处理信息的优越性也了解了信息安全的必要性,对于信息的保密是十分重要的,尤其是一些安全部门。
对于图像信息的加密了解了混沌序列的一些初步知识,对于混沌序列的思想有的一些了解,本程序是通过异或运算的特性对图像信息进行加解密,使图像信息的到保护。
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