完整版)基于MATLAB的混沌序列圖像加密程序

1、設(shè)計(jì)題目：基于 MATLAB的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(yǔ)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(lái)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)。

2、.設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求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（混沌序利一*磯iftMi序列111_j_91 K產(chǎn)示朮謝加密算法如下：首先，數(shù)字圖像 B大小為MX N（ 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MX N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，kMX N，并構(gòu)造等差序列 D: 1，2，3, A，MX N-1，MX N。

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

4、X M+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, kMX N,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MATLAB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=1: n1b=(e,e);end e

5、lsefore=1: n1endfore=1:( n1-m1)b(m1+e-1),e)=m1+e-1 endendc=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);y(h

6、)=k;c1=c(:,f);c(:,f)=c(:,h);c(:,h)=c1;end forh=g:m1 if y(fyh) 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(ài)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

7、加密的圖像，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，并且加密的程序與解密的程序輸入的 密碼必須一致才能正確解密。四.源程序加密密鑰密碼生成算法混沌序號(hào) 序列解密密鑰明文測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)間圖像灰度化 圖像平滑處理%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 clear all;t0 = clock; % im=imread(tank.jpg); im1=rgb2gray(im); % im1=medf

8、ilt2(im1,3 3); % figure;imshow(im1); title( 灰度化處理 ); im1=double(im1);%小波變換，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(cv1);title( 低頻垂直分量 );subplot(234);imshow(cd1),; title( 高頻分量 );%以%

9、下%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) );im3=idwt2(fca1,ch1,cv1,cd1,bior3.7);figure(5);imshow(uint8(im3),);title( 加密圖像小波重構(gòu) ); %以%下%為混沌

10、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(

11、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=sum(sum(im3-uyF2); 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高頻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)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(lái)看， 原圖被加密后在顯示出來(lái)， 已經(jīng)無(wú)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)傳輸中能夠很好地保護(hù)圖像數(shù)據(jù)不被第三方輕易獲取其內(nèi)容， 實(shí)