基于混沌伪随机信号生成器和DWT压缩的多图像加密方案

《ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications》：Multi-Image Encryption Scheme Based on Chaotic Pseudo-Random Signal Generator and DWT Compression

三维离散混沌映射结合伪随机数生成器与离散小波变换（DWT）实现彩色图像加密与压缩。将多幅不同尺寸图像经DWT压缩至原体积1/4后合并为plaintext立方，其参数与混沌映射结合生成密钥，通过迭代混沌序列实现图像混淆与扩散，仿真表明压缩后仍可清晰恢复原图且安全性能优异。

　　

摘要

为了解决彩色图像传输过程中的资源消耗和信息安全问题，本文提出了一种基于三维离散混沌映射、伪随机数信号生成器以及离散小波变换（DWT）压缩的多彩色图像加密方案。首先分析了三维离散混沌映射的动态特性，发现其能为加密方案提供更好的随机性。接着，将不同大小的多幅彩色图像经过DWT处理后压缩至原始大小的1/4。这些压缩后的图像被合并成一个“明文立方体”，并生成与该立方体相关的明文参数。这些明文参数与混沌映射结合生成密钥。通过迭代生成一系列序列来实现图像的混淆和扩散，从而得到加密后的图像。最终的仿真结果表明，即使经过有损的DWT压缩，恢复的明文图像仍然清晰可见。安全性分析表明，该方案对彩色图像具有较高的安全保护水平。