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基于仿生元胞自动机的数字图像置乱算法

1.84万字 44页 原创作品，通过查重系统


摘 要
针对数字图像的信息安全保密问题，本文在丁玮等人提出的基于生命游戏的数字图像置乱算法的基础上，进行了改进，提出一种基于仿生元胞自动机的数字图像置乱的加解密算法。经实验发现丁玮等人的算法存在一些问题，首先，该置乱算法的置乱效果不太理想，存在明显的纹理效果；其次，置乱后图像的纹理明显度与二维元胞自动机的初始状态中存活元胞的数量密切相关；最后，该算法难以抵抗选择明/密文攻击，利用若干明文或者特殊的密文图像即可恢复二维元胞自动机的初始状态。针对以上问题，本文提出了改进算法，如果说丁玮等人的算法是对明文图像像素矩阵的横向加密过程，那么基于仿生元胞自动机的加密算法就是在其基础上再增加一轮纵向加密，不仅如此，仿生元胞自动机是一类相似的二维元胞自动机规则的灼，在进行加密的过程中，可以自主选择其中一种规则，这就增加了算法选择的多样性，增加了密码破译的难度，经过多次仿真实验，表明本文的算法取得了很好的置乱效果。
在本文中，为了方便读者理解仿生元胞自动机，首先阐述了元胞自动机理论及仿生元胞自动机的规则，接着简单介绍丁玮等人提出的基于生命游戏的置乱算法并详细分析了选择明文/密文攻击该算法的过程，然后详细介绍基于仿生元胞自动机的图像加解密算法，并分析了其密钥空间的安全性，最后对两种算法的性能进行对比分析，通过多种测试结果直观的反应两种算法差异。



关键词：图像置乱 生命游戏 仿生元胞自动机