混沌加密

第27卷第10期

2007年10月

文章编号:1001-9081(2007)10-2470-03

计算机应用

ComputerApplications

Vol.27No.10

Oct.2007

基于混沌加密的彩色图像自适应密写算法

岳　乐,彭　波

(中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083)

(boboyv@gmail.com)

摘　要:提出了一种新的利用混沌信号作为密钥流对密写信息进行加密,进而根据载体图像特性进行分块,自适应调节嵌入深度的最低比特位(LSB)密写算法。实验结果表明,该密写算法具有较好的隐蔽性,以及较大的隐藏容量。通过对彩色图片的密写来进行文本信息传输,较好地解决了在互联网上信息传输的通信安全问题。

关键词:密写;彩色图像;混沌系统;恰可察觉失真阈值;最低比特位中图分类号:TP309;TP391　　文献标志码:A

Adaptivecolorimagesteganographyalgorithmbasedonchaosencryption

YUELe,PENGBo

(CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgricultureUniversity,B,China)

Abstract:AnewkindofdesignandimplementationofaBit(LSB)wasproposed,whichusedchaossystemaskeytoencryptinforaccordingtotheimagecharacteristic,adaptivelyregulatedembeddingdepth.canbeachieved,andthehidingcapacityofinformationislarge.Theonthecolorimage,solvesthecommunicationsecurityproblemoftheat.

Keyorichaossystem;JNDthresholdvalue;LeastSignificantBit(LSB)

0　引言

密写是信息隐藏的一个重要分支,其目的是将信息秘密地、安全地传递给接收方,而不引起第三方的怀疑。相对于传统将信息加密为密文的信息加密,密写是将有用信息隐藏到另一个公开的信息媒体中,是对信息存在本身或信息存在位置的保密。鉴于密写比信息加密更安全以及网络与信息安全问题变得越来越重要,密写已经成为当前国际上的研究热点。

密写信息能够隐藏在彩色图像中,其依据:

1)彩色图像本身存在大量冗余。从信息论的角度看,彩色图像信息的编码效率不是很高。所以在其中嵌入一定量的密写信息是完全可行的,并不影响图像本身的传送和使用。

2)人眼具有一定的掩蔽效应,比如对灰度的可分辨率只有几十个灰度级;对边沿附近的信息不敏感。利用人眼的这些特点,可以很好地将信息隐藏在多媒体载体中而不易被察觉。

到目前为止,还无法建立密写技术的完整理论;密写的重要特性———隐蔽性、嵌入数据量、稳健性三者如何达到最优,是密写研究的难点。利用人类视觉系统的视觉掩蔽性,是解决这一矛盾的有效方法之一。

本文提出了一种利用混沌信号作为密钥流对信息进行加密,进而根据载体图像特性进行分块,自适应地调节嵌入深度的密写算法。并用Matlab进行了仿真实验,实验结果表明,用该算法进行密写具有较好的隐蔽性,且具有较大的隐藏容量。

是直接改变图像元素的值;频域法是利用某种数学变换,将图像用频域表示,通过改变图像的某些频域系数加入密写消息,再利用反变换来生成隐藏有其他信息的图像。其中,最低比特位(LeastSignificantBit,LSB)密写[1]即用秘密信息位来替换最不重要位,是空域法中的常见算法。这种算法实现比较容易,而且隐藏量大。如一幅256×256的彩色图像,传统LSB算法的最大隐藏容量是3×256×256bit。传统LSB算法虽然隐藏容量较大,但隐蔽性不够佳。

2　混沌加密

英国数学家Matthews于80年代末,首先明确地提出了用混沌系统来产生序列密码的思想。他分析了用Logistic混沌映射作为密码序列产生器的实际问题,其后相关的研究又有了一定的进展。目前,随着非线性和混沌理论的成熟,研究者纷纷探索混沌在多媒体数据加密中的可能应用。

本文提出的算法为了提高密写信息的安全性,利用混沌信号作为密钥流对密写信息进行加密。首先采用Logistic映射法生成混沌序列,然后再将混沌序列与密写信息生成的二进制编码进行异或运算,得到经加密处理的二进制数字序列。具体实现步骤如下:

1)生成混沌序列。

选择Logistic方程作为模型,方程的形式为:Xn+1=μXn(1-Xn),Xn∈(0,1),μ∈(3.5699),n=0,

(1)1,2…

μ=3.9,得到实数序列:本算法选定X0=0.5、

(2)X={Xi|0<Xi<1;i=1,2,3…}

1　传统的LSB算法

密写算法基本上分为两大类:空域法和频域法。空域法

　　收稿日期:2007-04-09;修回日期:2007-06-22。

　　作者简介:岳乐(1982-),女,内蒙古包头人,硕士研究生,主要研究方向:信息隐藏;　彭波(1960-),女,北京人,教授,博士研究生,主要研究方向:信息隐藏。