基于混沌的医疗图像加密算法研究

论文摘要

数字图像作为重要的信息载体,其安全越来越受到重视,图像加密算法的研究也因此成为热点。医疗图像作为一种特殊的图像形式,由于其中包含了病人的隐私信息,对其进行保护显得更加重要。由于混沌的初始条件敏感性、混沌轨道的伪随机性,将混沌用于医疗图像加密,研究基于混沌的医疗图像加密方案具有重要的现实意义。本文重点关注医疗图像加密算法的安全性,分析了由Hua等人提出的一种医疗图像加密算法的安全性,明确指出了算法存在的安全问题,并针对所存在的漏洞给出了改进方案;设计了一种基于动态扩散和维度变换置换的医疗图像加密算法。本文主要的研究工作如下:第一:采用差分分析和选择密文攻击对一种基于快速置换和可选择像素扩散的医疗图像加密算法进行了安全性分析。分析解密过程,通过差分分析构造明文-密文的线性关系,根据构造的线性关系建立密码本,使用密码本攻击并破解了该算法。密码本的大小与图像尺寸相关,若密文图像的尺寸为M×N,则构造的密码本包含（M× N+1）明文-密文对。仿真实验验证了理论分析的正确性。为了提高该算法的安全性,抵抗本文提出的密码本攻击,本文基于差分分析提出了一种改进方案。在改进方案中引入了与明文相关的置换矩阵。仿真实验结果和统计分析结果表明,改进方案不仅继承了原算法的优点,而且具有很好的抗差分攻击能力。第二:结合医疗图像的特点,提出了利用动态扩散以及维数变换置换进行图像加密的方法。动态扩散可以将图像块中的像素置乱到不同的行和列,不仅削弱相邻像素之间的强相关性,而且使不同图像像素位置的映射关系各异。维度变换置换使得算法具有非线性,增强了抵抗差分攻击的能力。实验结果表明,该方案可以将不同类型的数字图像加密成随机的图像。安全性评估表明,该方案具有较好的安全性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 禹峰

导师: 王世红

关键词: 混沌系统,图像加密,医疗图像,差分分析,密码本攻击

来源: 北京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 北京邮电大学

分类号: TP309.7;O415.5

总页数: 55

文件大小: 4056K

下载量: 212

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