1、　　近年來，隨著計算機技術(shù)以及通信技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字信息被廣泛地應(yīng)用到社會的各個領(lǐng)域當中。由于數(shù)字圖像具有直觀、形象及生動等特點，從而成為了數(shù)字信息中應(yīng)用最為廣泛，也最為重要的一種信息表達形式。正因為如此，數(shù)字圖像的安全問題成為了人們關(guān)注的焦點之一。而圖像加密正是解決圖像安全的關(guān)鍵技術(shù)，同時也是數(shù)字水印和信息隱藏等應(yīng)用中不可或缺的一項重要技術(shù)。因此，研究圖像加密具有很高的理論和現(xiàn)實意義。
　　論文以混沌理論和特性為基礎(chǔ)，首先對

2、幾類典型的基于混沌理論圖像加密算法的安全性進行了深入細致的分析研究，然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計新的圖像加密方案。本論文的主要工作及貢獻包括以下幾個方面：
　　1. 提出一種基于偽隨機置亂的改進圖像加密算法
　　對一種基于偽隨機置亂的圖像加密算法進行安全性分析，算法屬于一類基于“置亂—擴散”模式的圖像加密算法。首先，該算法對于任何明文矩陣，只要矩陣內(nèi)的元素相同，密文矩陣就是全零陣，接收方無法正確地解密出原始圖像；其次，當明文矩陣為

3、全零陣時，密文矩陣也是全零陣，那么，攻擊者根本無需破譯就能夠得到明文圖像，因為明文矩陣就是密文矩陣；再次，當控制參數(shù)相對較小時，從加密圖像中就能夠看出原始圖像的輪廓，從而抵御不了統(tǒng)計攻擊；最后，當循環(huán)參數(shù)為?時，每個明文像素值只能影響?個密文像素值，而與其它的像素值無關(guān)，滿足不了 Shannon 提出的密碼設(shè)計中對擴散和混亂的要求。針對這類算法存在的一些問題，考慮到圖像置亂算法的四個原則，我們提出一種基于偽隨機置亂的改進圖像加密算法，并

4、通過統(tǒng)計分析、差分分析、相關(guān)性分析、密鑰敏感性測試及信息熵分析等驗證了算法安全性。
　　2. 提出一種新的超混沌圖像加密算法
　　很多加密算法在面臨選擇明文攻擊和選擇密文攻擊時會表現(xiàn)出弱抗攻擊性，通常有效解決這個問題的方式是使用類似分組鏈接模式進行串行加密，但是并行運算對數(shù)據(jù)量較大的圖像加密應(yīng)用更加有利，鑒于并行計算可以大大提高運算速度，針對目前串并共存的計算機操作系統(tǒng)，我們提出一種新的超混沌圖像加密算法，不僅能夠有效解

5、決弱抗攻擊性問題，還能夠支持并行運算以及串行操作兩種加密模式，進一步提高了算法實用性。理論研究和仿真結(jié)果表明，該算法不僅能夠有效地避免選擇明文攻擊和選擇密文攻擊，而且具有較好的統(tǒng)計特性及差分特性。
　　3. 提出一種基于離散小波變換的分組圖像加密算法
　　提出一種基于離散小波變換的分組圖像加密算法，算法利用小波變換對原始圖像進行預(yù)處理，通過置亂低頻子帶圖像，使頻域內(nèi)每一個點的變換快速地影響到空間域整個數(shù)據(jù)集合，減少所需的

6、混沌序列，提高加密效率。然后根據(jù)數(shù)字圖像的要求，按照有損變換或者無損變換方式對預(yù)處理過的圖像進行分組，使用 Logistic 映射產(chǎn)生隨機序列并轉(zhuǎn)換為二進制密鑰流，一部分密鑰流用于分組的置亂，而另外一部分密鑰流則用于分組的替代，其中任意兩組密鑰流之間的迭代間隔由分組控制產(chǎn)生以抵御選擇密文攻擊及選擇明文攻擊。理論研究和仿真結(jié)果表明，算法能夠較好地隱藏明文的統(tǒng)計特性，并且加密效率得到很大提高，同時能夠有效地防止選擇密文攻擊、利用統(tǒng)計及差分分

7、析方法攻擊。
　　4. 提出一種基于離散 2D-Logistic 映射的自適應(yīng)并行加密算法
　　利用空間混沌在變量空間中能夠進行多個方向的位置置亂和擴散，我們提出一種基于離散 2D-Logistic 映射的自適應(yīng)并行加密算法。首先，根據(jù)用戶密鑰生成二進制序列1 2 3... n
　　b b b b ，其中二進制序列取值 0 和 1 代表了兩種處理器分配形式，二進制序列個數(shù)n 代表了循環(huán)次數(shù)；然后，利用離散 2D-

8、Logistic 混沌系統(tǒng)產(chǎn)生兩維偽隨機序列矩陣，根據(jù)二進制序列的取值及個數(shù)對圖像矩陣及偽隨機序列矩陣進行自適應(yīng)分塊。矩陣塊之間并行操作，加解密速度快，適用于實時通信，而矩陣塊之內(nèi)利用偽隨機序列矩陣分塊產(chǎn)生遍歷矩陣，對圖像矩陣分塊進行像素置亂以降低像素相關(guān)性，然后使用類似分組連接方式進行替代過程實現(xiàn)充分擴散，直到n 次循環(huán)結(jié)束。該算法不僅滿足圖像加密并行算法的三個要求，而且能夠滿足人們對實時通信的要求。最后，算法安全性通過理論分析及仿真