毕业设计方案

方案：图像置乱（Arnold 变换）+ AES加密（CBC模式）

空间域像素置乱、混沌加密、变换域加密、神经网络及元胞自动机加密、秘密分割与秘密共享加密是目前数字图像加密算法的主要几类加密思路。

其中，基于空间域像素置乱主要有：Arnold 变换、骑士巡游变换、幻方变换等；

基于混沌加密的主要有：Lorenz 混沌映射、Logistic 混沌映射、Hemon映射等；

基于变换域的主要有：离散傅立叶变换、小波变换、余弦变换等。

基于空间域的像素置乱

基于空间域像素置乱的基本思想就是把一幅图像经过一系列的数学变换，改

变像素点的空间位置，打乱像素点之间的联系，对图像像素点之间的相关性进行

破坏，从而得到一幅置乱图像。

基于空间域的图像置乱算法目的是破坏像素点之间空间位置上的约束，得到

一幅类似噪声、无序的置乱图像，其本质是置乱像素点在空间域的位置信息。

应用于具体的图像加密过程中，其实移动的只是像素点的值，这个数值可以是灰度图像的灰度值，也可以是 RGB 图像的像素值。一次完整的置乱操作，需

要将原始图像的像素点都遍历一遍，通常一次置乱操作很难获得满意的置乱效果，

因此为取得最佳效果，就需要多次迭代置乱。

Arnold 变换

Arnold 变换作为一种基于空间域的像素置乱算法，具备置换、替代、扩

散等基本的加密要素，同时有着良好的混沌动力学特性。该变换采用矩阵形式快

速将像素点的空间位置打乱，因其简单有效性使得它成为运用最为广泛地一类图

像置乱算法。

空间域置乱算法的特点

通过以上对Arnold置乱算法的分析，总结空间域置乱加密图像算法加密方案的规律，概括为两方面：

（1）基于空间域的图像加密算法通过改变像素点的空间位置，破坏相邻像素点的空间位置的关联，从而实现加密图像的目的。

（2）不改变像素点的值。该特征具有两面性，一是置乱加密后的图像经过完整准确的解密后，能够得到与原图像完全一致的解密图像，信息不会丢失，从恢复图像质量这一角度来说，置乱加密算法具有很高的推广价值；但是，另一方面，灰度直方图在加密前后没有发生改变，这很容易作为解密的突破口。

Arnold 变换是一类简单有效的像素置乱算法，但是加密安全性、加密周期性等方面的因素限制了 Arnold 变换运用空间。因此本文考虑采用AES加密算法

对 Arnold 算法运用于数字图像置乱加密进行改进。

在应用Arnold置乱算法改变像素位置之后，可以再使用AES对图像的像素值进行加密。解密时，首先使用AES解密恢复像素值，然后应用Arnold反置乱恢复像素位置。

优点：

结合Arnold置乱算法与AES加密算法能有效提高加密图像的安全性，不仅打乱了像素的空间位置，还加密了像素的值，提升了解密难度。

在解密时，由于图像经过了两轮加密，解密过程需要更加精确和复杂，因此增加了系统的安全性。