李磊 謝淑娟

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等各項現(xiàn)代化技術(shù)呈現(xiàn)出突飛猛進的發(fā)展速度，通信技術(shù)也出現(xiàn)了相應(yīng)發(fā)展。因此，人們對于圖像在傳輸過程中的安全性、穩(wěn)定性以及保密性也開始提出了更高的標(biāo)準?；诨煦绲臄?shù)字圖像加密技術(shù)具有傳統(tǒng)加密技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢，從而在數(shù)字圖像加密過程中得到了廣泛的應(yīng)用?；诖?，文章首先從數(shù)值變化、像素位置置亂兩個方面對數(shù)字圖像加密技術(shù)進行了分析；其次，對混沌圖像加密技術(shù)的基本方法進行了研究；最后，分析對比了混沌數(shù)字圖像加密技術(shù)與傳統(tǒng)加密技術(shù)之間的區(qū)別。

關(guān)鍵詞：混沌加密技術(shù)；數(shù)字圖像；傳統(tǒng)加密技術(shù)

現(xiàn)階段，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進步，多媒體通信技術(shù)也開始呈現(xiàn)出了一種快速上升的發(fā)展趨勢。在當(dāng)前的數(shù)字化通訊設(shè)備中，各項多媒體新型先進技術(shù)也開始被廣泛地運用，為人們查詢、復(fù)制以及各種類型的數(shù)據(jù)提供了便利，明顯縮短了查找以及復(fù)制等環(huán)節(jié)的時間。

一、 數(shù)字圖像加密技術(shù)的研究分析

圖像加密技術(shù)的主要功能是對于已有的圖像采用某種特定的技術(shù)以實現(xiàn)某種特定的改變，從而使得經(jīng)過處理之后的圖像具有加密的作用。同時，其在視覺效果上，加密后的圖像與原始圖像之間也有著一定的差異性，具體可以體現(xiàn)在灰度、亮度以及顏色等各個方面。

（一） 數(shù)值變化的圖像加密

數(shù)值變化的圖像加密技術(shù)主要是采用普通的數(shù)據(jù)流以實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密的目的。一般而言，數(shù)值變化的圖像加密主要由秘密分割以及秘密共享兩大部分的內(nèi)容所構(gòu)成。秘密分割，主要是指通過某種特定的數(shù)據(jù)技術(shù)算法作用于原始圖像上，從而實現(xiàn)圖像分割的目的，即是將原先完整的圖像分割成若干個片段，并且將這些分割后形成的圖片片段分別分配給不同的人進行保存。在對這些圖像進行恢復(fù)的時候，只需要讓保管圖像的人全部參與到恢復(fù)圖像的工作中，即可以完成圖像恢復(fù)的相關(guān)工作。秘密共享，主要是指將算法的密鑰分解為若干個子密鑰，此時信息接收方只需要兩個以上的密鑰就能夠?qū)崿F(xiàn)完整的密鑰恢復(fù)。這種算法最鮮明的特點就是在部分子密鑰遺失或者損壞的情況下，仍可得到完整的恢復(fù)密鑰。

（二） 像素位置置換的圖像加密

像素位置置換的圖像加密技術(shù)是目前應(yīng)用非常廣泛的一種加密技術(shù)。其主要實現(xiàn)的功能上，通過發(fā)揮數(shù)學(xué)中矩陣置換算法的作用，將各個像素點通過矩陣置換的方式進行轉(zhuǎn)變。為了保證圖像解密的正確性，要求用于置換的數(shù)學(xué)矩陣是可逆的。像素位置置換的方式多種多樣，用得最多的主要有基于運算的置換以及按照幻方使得圖像像素位置變換兩種方式。基于運算的置換方法主要是將已知的像素坐標(biāo)通過某種特定的幾何運算方法投影到另一個坐標(biāo)系中，從而達到原始圖像整個像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)變的目的。第二種方法主要是通過已經(jīng)給定的幻方，從而將原始圖像中的每個像素點與幻方中給定的元素進行一一對應(yīng)，并且按照對應(yīng)好的行列元素將對應(yīng)后的元素進行平移。除此之外，當(dāng)然也可以將兩種方法有機統(tǒng)一起來共同使用，以實現(xiàn)混合式的圖像加密技術(shù)。

二、 數(shù)字圖像混沌加密技術(shù)

（一） 數(shù)字圖像混沌加密技術(shù)的含義

在非線性動態(tài)系統(tǒng)中所出現(xiàn)的確定性的以及類似的隨機的過程被稱作是混沌現(xiàn)象。此時，在非線性動態(tài)系統(tǒng)中的設(shè)定值以及變化值都是起著非常關(guān)鍵的作用。隨著混沌現(xiàn)象的不斷發(fā)展與變化，即使設(shè)定值之間只是非常微小的差異，最后均可以得到截然不同的結(jié)果。這樣的過程是有界的，但是不一定是收斂的。現(xiàn)階段，隨著混動動力學(xué)開始呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢，混動技術(shù)也開始逐漸被運用于圖像加密技術(shù)中。對于大部分的數(shù)據(jù)而言，均可以采用混沌加密技術(shù)以實現(xiàn)圖像加密的目標(biāo)。

（二） 數(shù)字圖像混沌加密技術(shù)的基本方法分析

在混沌數(shù)字圖像加密技術(shù)中，最為常見的主要有兩種：混沌掩蓋加密技術(shù)以及混沌置亂加密技術(shù)，這兩種技術(shù)均可以達到混沌加密技術(shù)所特有的特點?；煦缪谏w加密技術(shù)，主要是指將混沌序列視作為是偽隨機的序列，對于原始圖像中的像素值通過相關(guān)的掩蓋技術(shù)以達到掩蓋的根本目的。而在對加密圖像進行解密的時候，則可以通過巧妙地使用去混沌序列的有效方法以達到解密的目的，從而得到恢復(fù)后的圖像。采用混沌置亂的方法，主要是指根據(jù)信號在頻域中所對應(yīng)的數(shù)值，從而對原始圖像進行整體或者局部的置亂。此時，置亂的方法主要是根據(jù)已經(jīng)選擇的混沌系統(tǒng)，在選擇密鑰的時候，主要是選取混沌系統(tǒng)中的某些特定的參數(shù)，從而對于圖像像素的位置進行重新排列。

三、 傳統(tǒng)加密算法與混沌加密方法之間的區(qū)別和差異分析

相對于傳統(tǒng)的加密算法而言，混沌加密技術(shù)有著獨特的特點，并且有著明顯的優(yōu)勢，具體可以體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，混沌數(shù)字圖像加密技術(shù)適用的方法非常豐富，不僅可以采用傳統(tǒng)的加密技術(shù)，同時也可以實現(xiàn)像素值位置的變化。其次，操作過程相對于比較簡單。當(dāng)對數(shù)字圖像進行處理的過程中，通過使用混沌加密技術(shù)，實現(xiàn)的整個過程相對于傳統(tǒng)的加密技術(shù)較為簡單方便，操作步驟簡單，主要是采用數(shù)學(xué)方法中的簡單的迭代計算方法或者是運用重構(gòu)的思想即可以實現(xiàn)，可以明顯的提高加密相關(guān)工作的效率。最后，混沌加密算法的密鑰具有較大的空間。一般情況下，混沌加密算法都是以一般實數(shù)空間為前提和基礎(chǔ)的，因此，通過混沌模型的不同則可以選取各種形式的密鑰。

四、 結(jié)束語

綜上所述，混沌數(shù)字圖像技術(shù)具有傳統(tǒng)加密技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢和作用，因此在圖像加密過程中起著非常重要的作用。同時，混沌數(shù)字圖像加密技術(shù)已經(jīng)被認為是一項具有安全性和可靠性的加密方案。因此，基于混沌的數(shù)字圖像加密技術(shù)已經(jīng)在軍事、工業(yè)以及商業(yè)等各方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]劉羽飛.基于混沌算法的數(shù)字圖像加密技術(shù)[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報，2016，23（03）：21-23，68.

作者簡介：

李磊，江西省南昌市，江西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院；

謝淑娟，江西省南昌市，南昌工學(xué)院。