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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着 internet 技术的飞速发展 ,为信息的网上传播开辟了道路 ,很多信息都可以迅速方便地在网上发布和传输 ,但这同时也带来了信息安全的隐患问题 . 具统计 ,全世界几乎每 20秒钟就有一起黑客入侵事件发生 . 现在 ,信息安全技术不但关系到个人通信的隐私问题 ,关系到一个企业的商业机密和企业的生存问题 (仅美国每年由于信息安全问题所造成的经济损失就超过 100亿美元 ) ,而且也关系到一个国家的安全问题 . 因此 ,信息安全技术正越来越受到全社会的普遍关注 .

由于图像信息形象、生动 , 因而被人类广 为利用 ,成为人类表达信息的重要手段之一.图 像 交 互 在军事系统、政府机构,金融系统和医疗保健等重要机构中得到了 广 泛 应 用。而在某些情况下 ,对于某些图像数据必须要采用可靠的加密技术 ,例如 ,医院里病人的病例数据 (其中包括病人的照片 )根据法律规定就必须在加密之后才能在网上传播 ,这方面的应用在远程医疗系统中是比较常见的 .例如,由腾讯公司推出的微信,阿里公司推出的丁丁办公软件等等,这些聊天工具加大了移动多媒体信息的传输,特别是图片信息。然而由于各种各样的原因,导致信息在网络传输中会遇到各种威胁,例如非法截取,篡改,或者传播他人信息等。信息安全事故历年来都不缺乏事例,因此,对于手机图片信息的传输人们希望能够在一个安全有保障的情况下进行。

而用传统的密码技术直接对图像进行加密,需要很长的加密时间,因而其加密效率不高;其次,数字图像一般以二维矩阵的数据格式存储,如果使用传统加密算法来加密数字图像,需要将待传输的图像看作明文,对数字图像数据重新排列,降低了加密效率;再次,与文本信息不同,数字图像信息是允许一定的图像失真度的,因为数字图像本身具有很高的冗余性,人眼对高频信息的敏感度低于低频信息的敏感度,所以人们所能分辨的灰度阶有限,即所谓的视觉冗余度。那些在视觉上并不重要的信息称为心理视觉冗余,虽然去除这种冗余会造成图像信息的丢失或者引起图像的失真,但是这些信息已经超出了视觉感受的极限范围。因此,针对数字图像本身的特点,还需要设计适合数字图像数据特点的图像加密算法。

2. 研究的基本内容

本课题实现基于android平台的图像加密app的实现测试.主要内容包括:

(1) 熟悉图像加密的原理和当前流行安全的图像加密技术,了解目前图像加密的研究现状,学习目前图像加密的主要算法.

(2) 主要探究基于混沌原理的图像加密技术,混沌系统具有对初始值和参数的极端敏感性、遍历性、伪随机等优良特性,非常适合用于对图像、语音以及视频等大数据量和高冗余性的多媒体信息的加密.因此在这里利用混沌模型对图像进行某种置换,使得置换后的图像变得难以识别,图像数据让窃密者难以复原出原始的明文数据。而这种置换主要包括置乱和扩散.

(3)掌握密码变换与混沌映射的关系,学习经典的混沌映射如 baker map 、cat map 、line map 等,通过对图像像素矩阵进行拉伸、折叠以及混沌映射本身对初始条件的敏感性,均可以实现对图像的加密。

(4)从经典的加密算法中提出一种基android手机平台的图像加密算法,经过实验验证该算法是否具有较好的安全性和较快的加密解密速度,适合应用在手机平台.

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本课题的实行方案：

(1) 熟悉图像加密的原理.掌握加密所需的算法和技术. (2) 重点掌握研究基于混沌原理的图像加密算法,学会混沌映射. (3) 熟练掌握matlab的使用. (4) 学习android平台开发,掌握开发流程. (5) 熟练使用java编程和设计模式.

本课题进度和预期效果: 2017年12月:收集资料,阅读各种相关文献.学习并掌握图像加密算法和技术,完善相关知识.

4. 参考文献

[1]易开祥, 孙鑫, 石教英. 一种基于混沌序列的图像加密算法[j]. 计算机辅助设计与图像学学报, 2000, 12(9): 672-676.

[2]卢辉斌, 肖霞. 基于混沌映射的图像加密算法[j]. 计算机工程, 2011, 37(24):117-118.

[3]张伟. 混沌理论在数字图像加密技术中的应用研究[d].东北大学,2013.