程东升 花罡辰 耿 煜深圳信息职业技术学院软件学院

基于bit级全置乱的混沌图像加密算法

程东升 花罡辰 耿 煜
深圳信息职业技术学院软件学院

针对图像传输的安全性问题，提出一种基于bit（比特）位级全置乱的混沌图像加密算法。先把明文图像基于bit位分解成8个二进制图像，并把它们进一步转化为三维二进制矩阵。接着，利用Chebyshev混沌映射生成的混沌序列，对三维二进制矩阵进行bit级全置乱，置乱后的三维矩阵经过合并计算，得到置乱后的二维图像。最后，对置乱后的图像像素进行线性扩散，得到最终的加加密密文。Bit级全置乱不仅置乱了原始图像的像素位置，同时也改变了像素值，联合像素的线性扩散，有效地提升了加密安全。数值实验结果显示该方法具有较高的安全性，可以很好地应对各种恶意攻击。

当前，随着保密通信的需要，数字信息加密技术得到广泛的关注，成为一项重要的研究课题。传统的数据加密标准通过把明文信息转换成二进制流来进行加密。而对于图像信息，传统的数据加密方法不仅操作复杂，并且没有考虑到图像本身的特性，如像素之间的相关性、冗余性等。

近年来，随着非线性科学的不断发展，混沌动力系统被越来越多地应用于数字图像加密技术。作为一种复杂的非线性系统，混沌系统具有遍历性、随机性、非周期性以及对初始值高度敏感等特点，这些性质使得其非常符合数字图像加密的需求。自Matthews 1989年首次提出以来，基于混沌系统的图像加密方案得到广泛的应用。……