基于Turbo码的数字图像加密算法研究及实现

基于Turbo码的数字图像加密算法研究及实现

论文摘要

为了进一步加强数字图像在传输过程中的安全可靠性,针对数字图像传输过程安全有效实时性,本文提出基于Turbo码的加密算法,设计并实现了图像的有效加密。本论文先介绍了Turbo码的发展状况与研究现状,通过研究置乱Arnold图像加密算法的基础上,提出基于Turbo编码器结构的加密算法。主要通过以下方案实现:迭代思想,Turbo码迭代3-5次误比率特性曲线收敛,在算法中选用迭代次数为3降低信噪比.采用双加密方法,在进入Turbo码加密器之前,先进行外置扰乱实现一次加密,之后进入加密器实现二次加密。密钥分别由外置交织扰乱子模块的加密密钥和Turbo码加密器的加密密钥构成双密钥。交织思想,交织方法的最大优势在于减小原始数据的相关性,而Turbo码采用卷积码和随机交织正好达到了随机交织的目的。因此在交织算法中将一定的顺序数据块排列打乱,进而起到更好的保密效果。通过实验分析,置乱加密存在迭代周期还原性,具有一定的不安全因素。而对Turbo加密算法的研究,并通过仿真实验对直方图,信息熵以及相关性的图像加密算法评估本算法可靠性和有效性,具有较好的安全性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 本课题研究的背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 国内发展情况
  • 1.2.2 国外研究的现状
  • 1.3 Turbo码的研究现状及发展趋势
  • 1.4 本文的研究内容和组织结构
  • 1.4.1 主要研究内容
  • 1.4.2 组织结构
  • 第二章 Turbo编译码原理及性能分析
  • 2.1 Turbo码的发展及信道编码概述
  • 2.1.1 信道编码的分类
  • 2.1.2 信道模型和信道容量
  • 2.2 Turbo码的编译码器结构
  • 2.2.1 分量编码器
  • 2.2.2 交织器
  • 2.2.3 删余器
  • 2.2.4 Turbo码译码器结构
  • 2.3 Turbo码译码算法
  • 2.3.1 Log-MAP算法
  • 2.3.2 Max-Log-MAP算法
  • 2.3.3 SOVA算法
  • 2.3.4 MAP类算法与SOVA算法的复杂行比较
  • 2.4 Turbo码性能分析
  • 2.4.1 解码迭代次数对Turbo码性能的影响
  • 2.4.2 不同交织长度对Turbo码性码的影响
  • 2.4.3 不同算法对Turbo码译码性能的比较
  • 2.4.4 交织方式的比较
  • 2.5 选择参数需要注意的问题
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 基于Arnold置乱加密算法研究
  • 3.1 保密学的基本知识
  • 3.2 保密系统的模型
  • 3.3 信息保密技术
  • 3.4 基于Arnold置乱加密技术
  • 3.4.1 置乱算法的的研究
  • 3.4.2 Arnold变换及其Matlab实现
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 基于Turbo码的加密算法研究
  • 4.1 Turbo码在保密通信系统中的拓展
  • 4.2 Turbo码加密系统实现
  • 4.2.1 Turbo码保密通信系统结构
  • 4.2.2 Turbo码加密系统结构
  • 4.2.3 Turbo编码器交织算法的研究
  • 4.2.4 加解密算法流程图
  • 4.3 Turbo码性能加密仿真结果
  • 4.3.1 加密主要程序
  • 4.3.2 数字图像加密结果
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 加密算法数据分析
  • 5.1 直方图分析
  • 5.2 信息熵
  • 5.3 相关性
  • 5.4 本章小结
  • 结论与展望
  • 结论
  • 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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