圖像加密論文報告

篇一：壓縮感知算法分析及其在圖像加密 中的應用碩士論文開題報告

南 昌 大 學

工程碩士學位論文工作計劃及選題報告

姓 名： xx 學號： 工作單位：入學日期： xxxx年 x月

工程領域：電子與通信工程研究方向： 信息安全 所在院、系： 信息工程學院電子信息工程系 指導教師： xxx 、 職稱： xx 、

論文題目 壓縮感知算法分析及其在圖像加密中的應用

. 20xx年11月 28日

關於工程碩士專業學位研究生

選題報告的若干要求

學位論文是工程碩士專業學位研究生研究成果的總結，是能否授予工程碩士專業學位的一個重要標誌。為了保證學位論文的質量，特制定本要求。

一、學位論文選題應直接來源於生產實際或者具有明確的生產背景和應用價值，可側重從以下幾個方面選取：

一個完整的工程項目策劃、工程設計項目或技術改造項目；

技術攻關研究專題；

新工藝、新設備、新材料、新產品的研製與開發；

論文選題應具有一定的技術難度、先進性和工作量，能體現作者綜合運用科學理論、方法和技術手段解決工程實際問題的能力。

工程碩士研究生在導師指導下結合所在企業目前的技術改造、技術革新、引進等技術難題或科研攻關項目。通過閲讀文獻資料、實際調查，進行初步的研究工作後，撰寫“文獻綜述報告”和“開題報告”。

二、工程碩士在確定學位論文課題後，要寫出選題報告。選題報告包括“文獻綜述報告”和“開題報告”兩部分。文獻閲讀和選題工作一般從全部課程學習完成後進行。

三、進行“文獻綜述報告”以前，要大量閲讀與論文課題有關的學術論文。通過閲讀文獻，要掌握論文課題所在研究領域國內外的學術動態和發展前沿。

在文獻閲讀的基礎上，撰寫“文獻綜述報告”。內容包括：論文課題所在研究領域國內外的學術現狀、前沿問題、發展趨勢等，要對文獻涉及的主要原理、技術和方法進行總結、歸納和述評。所閲讀的文獻目錄要在附錄中一一列出。

“文獻綜述報告”完成後，交導師評閲。導師要寫出評語，導師認為綜述報告不合格，要繼續閲讀文獻，重新撰寫。

四、在文獻閲讀和調研的基礎上撰寫“開題報告”。

“開題報告”應包括以下內容：

1、選題依據、課題來源、學術價值和對社會、經濟發展和科技進步的意義；

2、簡要的文獻綜述，説明當前本研究領域學術發展現狀、趨勢、進一步的研究方向。闡明當前有關方面的最新成果和發展動態；

3、擬解決的生產實際的主要問題和關鍵技術及難點、擬採取的技術路線、實施方案；

4、技術可行性論證、資料來源或實驗設備的可能性，可能出現的困難與問題及解決方法與措施；

5、預期達到的成果，可能取得的創新之處；

6、研究進程計劃及時間安排，工作量估計和經費概算；

7、其他與開題有關的主要參考文獻和調查研究情況等。

五、工程碩士完成“開題報告”後，交給導師審閲通過後，確定開題報告會議的時間和邀請的專家名單。

開題報告會議可以由導師主持，可設一祕書記錄、整理會議材料。報告時間一般不超過半小時。與會專家和其他參加人員可以提問、質詢。報告會議後，工程碩士本人和其他與會人員退場，與會專家對開題報告進行評議。導師介紹工程碩士“文獻綜述報告”撰寫情況，與會專家對選題進行評議、討論，祕書彙總與會專家的評議和意見。會議以無記名投票方式對開題情況評分，按“優秀”、“合格”、“基本合格”和“不合格”四級評分。最後，要在“選題情況表”上填寫專家意見和評分，與會專家要簽名。

六、工程碩士應認真吸收專家意見，並與導師商議，在“選題報告”上填寫對原報告的修改大綱。同時將詳細的修改內容附在原開題報告之後，原報告不作更改。“論文工作計劃及選題報告”交研究生院，作為學位授予的依據之一。

開題報告評為“不合格”者，可在一個月內再作一次。第二次仍為“不合格”者取消做論文的資格，按結業處理。

篇二：混沌加密開題報告

篇一：圖像加密技術的開題報告

燕 山 大 學

本科畢業設計（論文）開題報告

課題名稱：圖像加密技術的 java實現

學院（系）：里仁學院

年級專業：

學生姓名：楊合如

指導教師：劉劍鳴

完成日期：20xx.3.23

一、綜述本課題國內外研究動態，説明選題的依據和意義

（一）本課題國內外研究動態

數字圖像加密源於早期的經典加密理論，其目的是隱藏圖像本身的真實信息，使竊取者或無關人員，在收到加密消息後無法獲得原始圖像，而接收方，則可用預先約定的密鑰和解密方法，方便地把收到的加密信息解密出來。

圖像加密主要有以下幾種方法：基於矩陣變換/像素置換的圖像加密算法、基於密鑰分割與祕密共享的圖像加密算法、基於現代密碼體制的圖像加密算法和基於混沌理論的圖像加密算法。下面簡要闡述它們各自加密算法的原理、特點，分析各種算法的優缺點及發展趨勢。

（1）基於矩陣變換／像素置換的圖像加密技術

基於矩陣變換/像素置換的圖像加密技術，基於arnold變換的系列置亂方法，可以等效為對圖像矩陣進行有限步地初等矩陣變換，從而打亂圖像像素的排列位置。但初等矩陣變換是一種線性變換，其保密性不高。基於arnold變換的加密算法和基於幻方的加密算法是不能公開的，這是因為加密算法和祕鑰沒有有效地分開，這和現代密碼體制的要求是不相容的，即它不符合kerckhoffs準則，而屬於古典密碼體制的範疇。在實際應用中應該加以適當的改進，有兩種方法：一是使這類加密算法的保密性提高；二是要使這類加密算法符合kerckhoffs準則，適應現代密碼學的要求。另外，基於arnold變換的圖像加密算法含有其動力學系統的龐加萊回覆特性，而幻方矩陣也是由有限域上的元素所組成的，因而都容易受到唯密文迭代攻擊，因而從根本上來説這類算法是不能公開的。從加密算法不能公開、祕密不是完全依賴密鑰這一點來看，這類加密算法是屬於被淘汰之列的，除非它們能和其它的加密算法有效地結合，從而符合現代加密體制的規範。

（2）基於祕密分割與祕密共享的圖像加密

基於祕密共享的加密算法是基於shamir在1979年提出的密鑰分存的概念。之後，在1994年歐密會上naor和shamir共同提出二值圖像信息的共享方案。密鑰分存的優點在於個別子密鑰的泄漏不至於引起密鑰的泄漏，而個別子密鑰的損失也不至於影響密鑰的恢復。算法簡單直觀，安全性好，具有較好的抗干擾性能。其缺點是圖像數據量發生膨脹，這在圖像數據本來就很龐大的情況下給圖像的網絡傳輸帶來了嚴重的困難，限制了這種加密算法在實際中應用，而且對於採用這種門限方案的算法其恢復出的圖像的對比度會有所下降。在密鑰分存領域，我國學者曹珍富做了許多開創性的工作：他基於有限集合理論設計的二級(k,n)門限的方法，可以有效地發現冒充特有子密鑰的人或蓄意破壞者，與密鑰分存緊密相連的一個概念是密鑰託管問題。在文獻中，文中作者基於公鑰密碼加密算法、門限方案、認證方案和簽名算法，提出一種新的基於公鑰密碼的託管方案，解決了shamir所提出的密鑰託管方案中的關鍵問題，即“用户的密鑰完全依賴於可信賴的託管機構”問題(實際上沒有一個機構可以完全信賴)。關於密鑰分存，常見的算法還有dhamir基於lagrange插值公式的密鑰分存方法，asmuth-bloom方法。

(3) 基於現代密碼體制的圖像加密

claude shannon於1949年發表了一篇題為“保密系統的信息理論”的文章，用信息論的觀點對信息保密問題做了全面地闡述，建立了現代密碼學理論。對於圖像數據來説，這種加密技術就是把待傳輸的圖像看作明文，通過各種加密算法，如des，rsa等，在祕鑰的控制下，達到圖像數據保密通信。這種加密機制的設計思想是加密算法可以公開，通信的保密性完全依賴於祕鑰的保密性(即滿足kerckhoffs準則)。

私鑰密碼體制和公鑰密碼體制各有其應用場合。一般來説，在保密性要求較高的場合，如軍方、政府部門等國家要害部門一般採用私鑰密碼體制(如白宮電話專線採用一次一密的流密碼加密體制)。而在一般的應用場合，如一般的企業部門及個人一般採用公鑰密碼加密體制。這是因為公鑰密碼體制祕鑰管理比較方便，但它的加密祕鑰是公開的，密碼分析者可以採取一些主動攻擊方式，對加密祕鑰進行替換，進而竊取機密數據。

基於密碼學概念的圖像信息加密技術隨着密碼學的發展，其保密部分按照保密通信本身——>保密密碼算法和祕鑰——>保密祕鑰——>保密解密祕鑰的順序，其保密部分在逐漸縮小。但總的發展方向是基於kerckhoffs準則的現代密碼體制，並且根據不同的應用場合選擇不同的加密算法。

(4) 基於混沌理論的圖像加密基於混沌的圖像加密技術是近年來才發展起來的一種密碼技術。它是把待加密的圖像信息看成是按照某種編碼方式編成的二進制數據流，利用混沌信號來對圖像數據流進行加密。混沌現象是美國氣象學家lorenz早在1963年在研究模擬天氣預報時發現的。當時他是把大氣的動態方程簡化成了三階非線性方程(後來被稱之為lorenz方程)，應用當時的計算技術，結果發現這個確定性方程的動力學演化具有類似隨機的性質，發現了著名的lorenz吸引子，因而推斷出長期的天氣預報是不可能的結論(即著名的“蝴蝶效應”)。後來，美國生物學家在研究生物的種羣變換的logistic方程時，也發現了這個確定性的動力學系統的`演化具有混沌的特徵，即對初始條件極端敏感。

近年來，混沌現象的應用研究已越來越受到人們的重視，其中混沌保密技術的研究已經成為國內外的熱門課題。混沌系統用於數據加密最早由英國數學家matthews提出，從此人們開始了混沌密碼的研究。混沌信號具有的非週期性、類噪聲的特性，使得它具有天然的隱蔽性；對初始條件和微小擾動的高度敏感性，又使混沌具有長期的不可預測性。混沌信號的隱蔽性和不可預見性使得混沌適宜保密通信。在基於混沌理論的密碼技術加密算法體制中，密鑰的設計和所參與的運算機制，使其具有位錯誤擴散作用，即兩個長度完全相同的密鑰，只要存在一位的差異，兩個密鑰的非線性變換的結果是截然不同的。它實現了不同的密鑰將導致加密或解密的非線性變換結果的全局性差異，從而保證了用户密鑰使用唯一的屬性。

混沌系統本身是非線性確定性系統，某些確定而簡單的動力學系統產生的混沌信號能表現出非常複雜的偽隨機性（這符合shannon所提出的密碼設計應遵循的混亂規則），它們難以預測、任何微小的初始偏差都會隨時間而被指數式放大（這符合shannon所提出的密碼設計應遵循的擴散規則），因此，關於初始狀態的少量參數就可以產生滿足密碼學基本特性的混沌密碼序列，具有自然的偽隨機性，因而特別適合用於進行圖像保密通信。

（二）選題的依據和意義

本文根據混沌理論的圖像加密技術，進一步研究混沌加密算法對圖像進行加密，本文的研究密鑰空間大、保密性能好、加/解密速度快，非常適合因特網實時的圖像加密和傳輸。近年來，隨着對混池加密技術的研究，混沌的破譯技術也在同步進行。short通過多步非線性預測的方法先後破譯了混沌掩蓋與混沌凋制的加密方案。他們分析的混沌系統都是針對低維混沌系統，可見低維混沌系統的保密性能有待於研究新的方法加以解決，其可能的出路在於尋找演化規律更加複雜、更隨機的超混沌加密方案，並借鑑現代密碼學已經取得的成就，吸取其精華，設計出既符合現代密碼學體制要求，要肯足夠的保密強度，而且實現又比較簡單的“複合密碼體制”．

本文在對已有的混沌圖像加密方法進行學習和掌握的基礎之上，又做了進一步認真的研究，考慮到大多數混沌序列發生器都是採用低維的單混沌系統，密鑰空間小，容易被破譯，提出了三維的混沌序列發生器來產生隨機混沌序列加密。

本文的研究成果在混沌密碼學方面對現有的實際技術或理論算法有推動作用。今後可以進一步研究混沌技術與現有標準算法相融合的方法，尋找混沌技術與現有標準算法的最佳結合點，利用標準算法的健壯性、實用性、安全性，結合混沌現象特有的優點，提高系統的安全性和抗破譯性。新的加密技術還在不斷湧現，這些加密技術的研究必將對數字圖像加密技術產生深遠的影響。

二、研究的基本內容，擬解決的主要問題

（一）本次設計研究的基本內容

1、本文設計一個基於三維混沌 cat 映射的圖像加密方案。首先就是要根據混沌cat映射的主要特徵和混沌密碼學的基本原理尋找一種將其轉換為三維的一種方法，提出一種基於三維cat映射的圖像加密方案。

2、本文設計成果是成功的對圖像進行加密和解密，這就涉及到一個加密解密軟件的設計，我要逐步設計這個軟件的各個分支以及組成部分。如：邊框、菜單欄、頁面、窗口、按鈕、滾動條、面板等軟件的外觀設計。

3、本文的重點和難點就在於java編程。這其中涉及到這個加密軟件各個外觀組件的編程，還涉及到混沌密碼學原理應用到java實際編程中的細節。最後還要反覆調試與修改，完成加密和解密以及整個軟件的編程。

(二)擬解決的主要問題

1、如何對圖像進行加密解密。

這是本課題首要解決的問題，分析加密的結構特點，完成加密與解密過篇二：混沌理論開題報告

理學院

學士學位論文開題報告

《 混沌理論初步及其數值求解》

專 業： 信息與計算科學

姓 名：王淼

班 級： 0901112

學 號：09

時 間： 20xx年05月

指導教師： 周林華

混沌理論初步及其數值求解

一、本課題的研究目的和意義

19世紀末，20世紀初，在天體力學的研究中，法國數學家j.h. poincaré發現三體間的引力作用與兩體間的不同，三體間的相互作用能產生出驚人的複雜行為，其動力學方程的解具有不可預測性，是無法求出精確解的。其實，這是保守系統中的一種混沌，從而使caré成為最早了解混沌可能存在的第一人。混沌是指發生在確定性系統中的隨機過程。一個確定性的系統，其行為卻表現為不確定性、不可重複、不可預測，這就是混沌現象。大自然中混沌的現象無處不在：河流的漩渦；煙囱發出的滾滾濃煙；天氣的變化；蟲口的增長；心臟搏動的不規則性等等這些都是混沌現象。在混沌理論的研究中，各種混沌現象不斷被發現，它幾乎存在於一切科學領域，尤其是在物理學、數學、天體力學、流體力學、生物學等方面。如今，混沌理論在信息科學、醫學、生物、工程等領域具有非常廣泛的應用價值。因此，在科學研究領域中，混沌理論被認為是20世紀人類在認識世界和改造世界中富有創造性的一次

大革命。

二、國內外研究現狀

混沌是在確定的系統中出現的一種貌似無規則、類似隨機的現象，在非線性動力學系統中屬於一種特有的運動形式。混沌學是近幾十年發展起來的一門十分活躍的前沿學科，它是非線性科學的一個重要分支，與量子物理和相對論一起被稱為二十世紀三項重要科學發現[2] 。如果説“相對論消除了關於絕對空間與時間的幻想，量子力學 消除了關於可控測量過程的牛頓式的夢。”那麼“混沌就是消除了拉普拉斯關於決定論式可預測性的幻想。”1963年，美國氣象學家nz的“蝴蝶效應”問世以來，混沌的研究得到了廣泛的關注。混沌系統對初始條件和混沌參數的微小變化非常的敏感，是一種高度複雜的非線性動態系統，正是混沌運動的這些奇異特性，在很長的一段時間內，人們的頭腦中形成了這樣一種錯誤的觀念，即混沌是不可控制的、不可靠的，同樣重構完全相同的混沌系統也是不切實際的。直到1988年，er發表了控制混沌的第一篇文章[3]，開創了研究混沌控制的先驅。中國學者郝柏林、鄭偉謀在莫斯科國立大學將符號動力學應用於混沌研究的基礎上，開始將符號動力學從一維繫統推廣到二維繫統的研究。

近年來，混沌理論的應用得到了迅速發展，在許多方面都取得了一定的成果。如通信技術方面，混沌信號的類隨機性以及產生方式簡單等特點，使其在保密通信方面顯示出得天獨厚的優越性。混沌遮掩利用混沌波作為載波，對信號源進行加密和混沌同步實現掩蓋通信，但是這種方法要求混沌信號的帶寬要能夠掩蓋信息信號，如果不能滿足這個條件，被加密的信息信號很容易通過線性濾波被提取出來。混沌理論在醫學方面也得到應用，現有研究表明，心動週期信號具有混沌特徵，研究發現對估計某些疾病的嚴重性來説，混沌特徵參數是現有的功率譜參數更敏感的指標。國內外將混沌理論用於醫學研究的報導主要限於腦電、心電方面的研究，以及在心腦血管學流動力學方面的應用。我國學者近年的一些在醫學上研究成果指出人們大腦處於積極狀況時，腦電圖的波形是混沌的，當人們睡眠或不思考問題時，腦電圖顯示週期性波形，由此進一步研究可以構成了神經元動作的模型。在模式識別方面，可利用混沌軌跡對初始條件的敏感依賴性這一特點，通過混沌動力學系統構成模式識別系統。在圖象數據壓縮方面，把複雜的模式作為簡單的混沌動力學系統的吸引子再現出來。把複雜的圖象數據用一組能產生混沌吸引子的簡單動力學方程代替。此時只需要記憶存貯這組動力學方程組的參數，相對於原始圖象數據，數據量大大地減少了，從而實現了圖象數據壓縮。近年來關於混沌應用的報道大量湧現表明人們已從單純研究混沌現象轉向開發和駕馭混沌的種種特性以解決一些實際工程技術問題。

三、主要研究內容及要求

混沌理論是目前非線性科研的前沿問題。利用映射、導數、稠密性等基本數學理論，學習混沌的定義和等價判據，並進一步研究混沌現象的數值計算方法。基於上述理論，討論應用研究中經常用到的logistic映射等的混沌存在性，以及研究作為發現混沌現象的洛倫茨模型的混沌數值解。

具體要求：

1、 熟練掌握數學分析中的相關知識；

2、 初步掌握符號動力系統及混沌的定義和等價判據；

3、 掌握使用matlab軟件對混沌進行數值模擬；

4、 開題報告需給出國內外研究現狀，研究方案和技術路線，進度

安排等；查閲國內外近幾年的文獻，仔細閲讀至少12篇，瞭解目前的研究現狀，文獻綜述全面，並列出相關的參考文獻；外文翻譯中專業詞彙必須翻譯準確，語法語意基本正確；

5、 論文完成題目內容，字數要求在10000—15000字，格式符合長

春理工大學本科生畢業設計(論文)規範化要求。

四、進度安排

第1-2周，完成開題報告，初步理解論文；

第3-4周，撰寫綜述，整理，總結相關文獻並翻譯英文文獻； 第5-10周，鑽研相關文獻，撰寫緒論並完成論文初稿； 第11-15周，修改論文，定稿；

第16周，準備論文答辯

參考資料與來源：

[1] 盧侃，孫建華，歐陽容百，黃來友（譯），混沌動力學，上海翻譯出版社，1992.

[2] 王樹禾 ，微分方程模型與混沌，中國科學技術大學出版社，1999.篇三：數據加密與解密開題報告

合肥師範學院本科畢業論文（設計）開題報告