基于忆阻混沌系统和压缩感知的医学图像加密算法
发布时间：2023-11-22 19:24
随着网络通信技术和数字医学技术的快速发展,远程医疗步入人们的生活,其解决了足不出户便可寻诊就医的问题,受到人们的高度关注。然而,医学图像常常涉及患者隐私以及敏感信息,在公共网络传输存储中,存在被窃取、交易和篡改等不安全的问题。所以,保护医学图像信息安全就显得尤为重要。此外,大尺寸、大批量的医学图像传输降低传输效率。因此,如何确保医学图像信息安全和高效率的传输,已经成为众多学者研究的课题,而图像加密是一种保护图像信息安全的有效技术,设计出安全高效的图像加密算法,用于医学图像信息的保护,具有非常高的研究价值及意义。医学图像具有强相邻像素相关性、高冗余度和大数据量等特点,传统的加密方法,如数据加密标准(DES)、高级加密标准(AES)等是针对文本信息设计,不适合对医学图像加密。混沌理论的发展为医学图像加密提供了启示,混沌是一种非线性系统,具有复杂的伪随机性。基于忆阻混沌系统具有对初始值和控制参数高度敏感的特性,其产生的序列随机性高,不可预测。同时,采用忆阻混沌系统设计的密码系统易于实现,图像加密速度优于传统加密方法,非常适合于对大数据量的医学图像加密。根据明文图像与得到密文图像尺寸关系,图像...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 混沌图像加密技术研究现状
1.2.1 混沌图像完全加密技术
1.2.2 混沌图像压缩加密技术
1.3 本文研究的主要内容
1.4 论文结构及章节安排
1.5 本章小结
2 混沌图像加密的基础知识
2.1 密码学知识
2.1.1 密码学基础知识
2.1.2 密码分析学基础知识
2.2 混沌理论的基本概念
2.2.1 混沌的定义
2.2.2 混沌的基本特征
2.3 混沌图像加密算法步骤介绍
2.4 压缩感知的基础知识
2.5 图像加密效果的评价指标
2.6 本章小结
3 基于拉丁方阵置乱和双向扩散的医学图像加密算法
3.1 4D忆阻混沌系统
3.2 提出的图像加密算法
3.2.1 忆阻混沌系统初始值的产生
3.2.2 基于明文信息和拉丁方阵的图像置乱方法
3.2.3 双向扩散方法
3.2.4 加密算法
3.2.5 解密算法
3.2.6 讨论
3.3 仿真结果
3.4 安全性分析
3.4.1 密钥空间分析
3.4.2 密钥敏感性分析
3.4.3 直方图分析
3.4.4 相邻像素的相关性分析
3.4.5 信息熵分析
3.4.6 抗已知明文和选择明文攻击分析
3.4.7 鲁棒性分析
3.4.8 时间效率分析
3.4.9 与其它文献对比分析
3.5 本章小结
4 基于3D正交拉丁方的医学图像加密算法
4.1 预备知识
4.1.1 4D忆阻混沌系统
4.1.2 3D正交拉丁方
4.2 提出的图像加密和解密算法
4.2.1 加密算法
4.2.2 解密算法
4.3 仿真结果
4.3.1 不同明文图像的加密和解密结果
4.3.2 采用预处理-3D正交拉丁方置乱方法的有效性
4.4 安全性分析
4.4.1 密钥空间分析
4.4.2 密钥敏感性分析
4.4.3 直方图分析
4.4.4 相邻像素的相关性分析
4.4.5 差分攻击分析
4.4.6 信息熵分析
4.4.7 鲁棒性分析
4.4.8 时间复杂度分析
4.5 本章小结
5 基于生命游戏置乱和压缩感知的医学图像加密算法
5.1 预备知识
5.1.1 基于双曲函数的忆阻混沌系统
5.1.2 生命游戏规则
5.1.3 测量矩阵的产生
5.2 提出的图像加密算法
5.2.1 混沌系统初始值的产生
5.2.2 高度依赖明文信息的生命游戏置乱方法(GSMHDP)
5.2.3 加密算法
5.2.4 解密算法
5.3 仿真结果
5.3.1 不同图像加密和解密结果
5.3.2 确定迭代次数n
5.3.3 压缩性能
5.4 安全性分析
5.4.1 密钥空间分析
5.4.2 密钥敏感性分析
5.4.3 直方图分析
5.4.4 相邻像素的相关性分析
5.4.5 差分攻击分析
5.4.6 信息熵分析
5.4.7 鲁棒性分析
5.4.8 时间效率和复杂度分析
5.4.9 与其它文献对比分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果
本文编号：3865998
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 混沌图像加密技术研究现状
1.2.1 混沌图像完全加密技术
1.2.2 混沌图像压缩加密技术
1.3 本文研究的主要内容
1.4 论文结构及章节安排
1.5 本章小结
2 混沌图像加密的基础知识
2.1 密码学知识
2.1.1 密码学基础知识
2.1.2 密码分析学基础知识
2.2 混沌理论的基本概念
2.2.1 混沌的定义
2.2.2 混沌的基本特征
2.3 混沌图像加密算法步骤介绍
2.4 压缩感知的基础知识
2.5 图像加密效果的评价指标
2.6 本章小结
3 基于拉丁方阵置乱和双向扩散的医学图像加密算法
3.1 4D忆阻混沌系统
3.2 提出的图像加密算法
3.2.1 忆阻混沌系统初始值的产生
3.2.2 基于明文信息和拉丁方阵的图像置乱方法
3.2.3 双向扩散方法
3.2.4 加密算法
3.2.5 解密算法
3.2.6 讨论
3.3 仿真结果
3.4 安全性分析
3.4.1 密钥空间分析
3.4.2 密钥敏感性分析
3.4.3 直方图分析
3.4.4 相邻像素的相关性分析
3.4.5 信息熵分析
3.4.6 抗已知明文和选择明文攻击分析
3.4.7 鲁棒性分析
3.4.8 时间效率分析
3.4.9 与其它文献对比分析
3.5 本章小结
4 基于3D正交拉丁方的医学图像加密算法
4.1 预备知识
4.1.1 4D忆阻混沌系统
4.1.2 3D正交拉丁方
4.2 提出的图像加密和解密算法
4.2.1 加密算法
4.2.2 解密算法
4.3 仿真结果
4.3.1 不同明文图像的加密和解密结果
4.3.2 采用预处理-3D正交拉丁方置乱方法的有效性
4.4 安全性分析
4.4.1 密钥空间分析
4.4.2 密钥敏感性分析
4.4.3 直方图分析
4.4.4 相邻像素的相关性分析
4.4.5 差分攻击分析
4.4.6 信息熵分析
4.4.7 鲁棒性分析
4.4.8 时间复杂度分析
4.5 本章小结
5 基于生命游戏置乱和压缩感知的医学图像加密算法
5.1 预备知识
5.1.1 基于双曲函数的忆阻混沌系统
5.1.2 生命游戏规则
5.1.3 测量矩阵的产生
5.2 提出的图像加密算法
5.2.1 混沌系统初始值的产生
5.2.2 高度依赖明文信息的生命游戏置乱方法(GSMHDP)
5.2.3 加密算法
5.2.4 解密算法
5.3 仿真结果
5.3.1 不同图像加密和解密结果
5.3.2 确定迭代次数n
5.3.3 压缩性能
5.4 安全性分析
5.4.1 密钥空间分析
5.4.2 密钥敏感性分析
5.4.3 直方图分析
5.4.4 相邻像素的相关性分析
5.4.5 差分攻击分析
5.4.6 信息熵分析
5.4.7 鲁棒性分析
5.4.8 时间效率和复杂度分析
5.4.9 与其它文献对比分析
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果
本文编号：3865998
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3865998.html
