基于MATLAB的混沌序列圖像加密程序

1、設(shè)計(jì)題目：基于MATLAB勺混沌序列圖像加密程序一.設(shè)計(jì)目的圖像信息生動(dòng)形象，它已成為人類表達(dá)信息的重要手段之一，網(wǎng)絡(luò)上的圖像數(shù)據(jù)很多是要求發(fā)送方和接受都要進(jìn)行加密通信，信息的安全與保密顯得尤為重要，因此我想運(yùn)用異或運(yùn)算將數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏，連續(xù)使用同一數(shù)據(jù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)兩次異或運(yùn)算圖像的數(shù)據(jù)不發(fā)生改變，利用這一特性對(duì)圖像信息進(jìn)行加密保護(hù)。熟練使用matlab運(yùn)用matlab進(jìn)行編程，使用matlab語言進(jìn)行數(shù)據(jù)的隱藏加密，確保數(shù)字圖像信息的安全，混沌序列具有容易生成，對(duì)初始條件和混沌參數(shù)敏感等特點(diǎn)，近年來在圖像加密領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。使用必要的算法將信息進(jìn)行加解密，實(shí)現(xiàn)信息的保護(hù)。二.設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求

2、使用混沌序列圖像加密技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理使加密后的圖像使用matlab將圖像信息隱藏，實(shí)現(xiàn)信息加密。三.設(shè)計(jì)思路1.基于混沌的圖像置亂加密算法本文提出的基于混沌的圖像置亂加密算法示意圖如圖1所示。程凌序列一二®珂sttfi*混曲序列ILj-'朦區(qū)向像>序列加密圖像上序AH制由£圖i算法示,圖加密算法如下：首先，數(shù)字圖像B大小為MXN（M是圖像B的行像素?cái)?shù)，N是圖像B的列像素?cái)?shù)），將A的第j行連接到j(luò)-1行后面（j=2,3,A,M,形成長(zhǎng)度為MXN的序列C。其次，用Logistic混沌映射產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度為的混沌序列k1,k2,A,kMXN,并構(gòu)造等差序列D:1,2,

3、3,A,MXN-1,MXN。再次，將所產(chǎn)生的混沌序列k1,k2,A,kMXN的/N個(gè)值由小到大排序，形成有序序列k1',k2',A',kMXN',確定序列k1,k2,A,kMXN中的每個(gè)ki在有序序列k1',k2',A',kMXN'中的編號(hào)，形成置換地址集合t1,t2,A,tMXN,其中ti為集合1,2,A,MXN中的一個(gè)；按置換地址集合t1,t2,A,tMXN對(duì)序列C進(jìn)行置換，將其第i個(gè)像素置換至第ti歹1,i=1,2,A,MXN,得到C'。將等差序列D做相同置換，得到D'。最后，B'是一個(gè)MXN的矩陣，

4、B'(i,j)=C'(i-1)xM+j),其中i=1,2,A,M;j=i=1,2,A,N,則B'就是加密后的圖像文件。解密算法與加密算法相似，不同之處在于第3步中，以序列C'代替隨機(jī)序列k1,k2,A,kMXN,即可實(shí)現(xiàn)圖像的解密。2.用MATLAB勺實(shí)現(xiàn)基于混沌的圖像置亂加密算法本文借助MATLA歆件平臺(tái)，使用MATLAB供的文本編輯器進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)加密功能。根據(jù)前面加密的思路，把加密算法的編程分為三個(gè)主要模塊：首先，構(gòu)造一個(gè)與原圖a等高等寬的矩陣b加在圖像矩陣a后面形成復(fù)合矩陣c：b=zeros(m1,n1);ifm1>=n1ifm1>n1fore

5、=1:n1b=(e,e);endelsefore=1:n1endfore=1:(n1-m1)b(m1+e-1),e)=m1+e-1endendc=zeros(m1*2,n1);c=zeros(m1*2,1);c=b,a;然后，用Logitic映射產(chǎn)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);并利用同樣的換序條最后，采用冒泡法將產(chǎn)生的混沌序列值由小到大進(jìn)行排序,理依次對(duì)復(fù)合矩陣的列和行進(jìn)行打亂排序：forf=1:n1-1forh=f:n1ify(f)>y(h)k=y(f);y(f)=y(h

6、);y(h)=k;c1=c(:,f);c(:,f)=c(:,h);c(:,h)=c1;endforh=g:m1ify(f>y<h)k=y(f)y(f)=y(h)y(h)=k;d1=d(:,f);d(:,f)=d(:,h);d(:h)=d;end解密的程序與加密的相反3,基于混沌的圖像置亂加密算法效果分析利用Logistic混沌序列對(duì)圖像像素點(diǎn)置亂對(duì)圖像文件加密，其效果要比用Logistic混沌序列直接對(duì)圖像文件加密好,令x0=0.3001,圖2(b)為用Logistic混沌序列直接對(duì)圖像文件愛你進(jìn)行加密的圖像，圖2(c)為用Logistic混沌序列對(duì)圖像像素點(diǎn)置亂對(duì)圖像文件進(jìn)行加密

7、的圖像，圖2(d)為其的解密圖像文件。4,設(shè)計(jì)原理運(yùn)用異或運(yùn)算將數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏，連續(xù)使用同一數(shù)據(jù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)兩次異或運(yùn)算圖像的數(shù)據(jù)不發(fā)生改變，利用這一特性對(duì)圖像信息進(jìn)行加密保護(hù)。用戶輸入的密碼必須在01之間任何一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，密碼必須一致才能正確解密。加密密鑰JTr、密碼生成算.法J混沌序號(hào)序列<)f*/明文GLJ1y1并且加密的程序與解密的程序輸入的f一解密密鑰<0密碼生成算法混沌序號(hào)序歹U/玨il明文1四,源程序%該程序針對(duì)圖像近似系數(shù)和高頻系數(shù)進(jìn)行加密，以達(dá)到加密的效果clearall;t0=clock;%測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)間im=imread('tank.jpg'

8、);im1=rgb2gray(im);%圖像灰度化im1=medfilt2(im1,33);%圖像平滑處理figure;imshow(iml);title('灰度化處理');im1=double(im1);%4波變換，獲取圖像的低頻高頻系數(shù)ca1,ch1,cv1,cd1=dwt2(im1,'bior3.7');figure(3);subplot(231);imshow(ca1,);title('圖像近似');subplot(232);imshow(ch1);title('低頻水平分量');subplot(233);imshow(c

9、v1);title('低頻垂直分量');subplot(234);imshow(cd1),;title('高頻分量');%為混沌加密算法%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,);title('加密')；im2=idwt2(ca1,ch1,cv1,cd1,'bior3.7');figure(4);imshow(uint8(im2),);title('灰度圖像小波重構(gòu)&#

10、39;);im3=idwt2(fca1,ch1,cv1,cd1,'bior3.7');figure(5);imshow(uint8(im3),);title('加密圖像小波重構(gòu)');%為混沌解密算法%e=hundungen(M,N,0.1);fca1,ch1,cv1,cd1=dwt2(im3,'bior3.7');fca2=(fca1-(1-tt)*e)/tt;im4=idwt2(fca2,ch1,cv1,cd1,'bior3.7');figure(6);imshow(uint8(im4),);title('解密圖像小波重

11、構(gòu)');%置亂后圖像的均值figure(7);subplot(221)imhist(uint8(im1);title('初始圖像的直方圖');subplot(222)imhist(uint8(fca1);title('ca1系數(shù)加密之后的直方圖');subplot(223)imhist(uint8(im3);title('加密之后的直方圖');subplot(224)imhist(uint8(im4);title('解密之后的直方圖');ssy=sum(sum(im3);%置亂后圖像的均值uy=ssy/(M*N);vy=s

12、um(sum(im3-uy)A2);ssx=sum(sum(im1);%原圖像的均值ux=ssx/(M*N);vx=sum(sum(im1-ux)A2);Variancey=vy/uy;%置亂后圖像的方差Variancex=vx/ux;%原圖像的方差%置亂度DDD=Variancey/Variancex;etime(clock,t0)五.運(yùn)行結(jié)果及分析總結(jié)1 .運(yùn)行結(jié)果：灰度化處理圖像近似低頻水平分量低頻垂直分量加密灰度圖像小波重構(gòu)加密圖像小波重構(gòu)解密圖像小波重構(gòu)初始圖像的直方圖cal系數(shù)加密之后的直方圖2 .結(jié)果分析：由程序的運(yùn)行結(jié)果來看，原圖被加密后在顯示出來，已經(jīng)無法辨別其內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的隱藏，這種混沌序列方法對(duì)圖像數(shù)據(jù)的加密是十分有用，實(shí)現(xiàn)了信息的保密，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中能夠很好