基于混合混沌系统和ECG信号的图像加密算法

周闰昌，黄一平，张柯翔，孙健华

(广西师范大学 电子工程学院，广西 桂林 541004)

0 引言

数字图像具有直观、生动的特点，是多媒体信息的重要形式之一，随着物联网和多媒体技术的发展，数字图像在互联网上广泛传播。因此，对各种通信网络中安全图像和传输的研究越来越受人们的关注[1]。研究人员研发了不同类型的技术，如数据隐藏[2]、数字水印[3]和图像加密[4-6]，而最有效、最直接的方法就是图像加密，将可视化的图像转化为无法识别的噪声类图像。因为图像相邻元素具备高度相关性，传统的加密方案如数据加密标准(DES，data encryption standard)和高级加密标准(AES，advanced Encryption Standard)不适合多媒体加密[4]。混沌系统具有伪随机性、不可预测性、遍历性和对初始值和参数高度敏感性等基本特点[5-6]，利用混沌特点进行图像加密是在密码学和计算机研究的热点。在生成密钥方面，混沌系统分为低维和高维，且两者具有不同的优缺点。高维混沌系统具有较好的随机性，数据分布更均匀，参数空间更大，但计算复杂度高。低维混沌系统具有明显的计算开销优势，但它也降低了混沌性能。

人的心脏是极其复杂的生物系统，而心电图是检测心率的常用方法，心电信号(ECG，electrocardiogram)在医学领域运用较多，特别是诊断病情和预防疾病[7]，受到很多研究者的欢迎。由于ECG信号很难被复制和模拟，故近年来，也有研究者将ECG信号用于数据加密和传输[8]，文献[9]设计了一种基于自阻塞和ECG信号相结合的图像加密算法，ECG信号使用wolf算法生成混沌映射的初始条件，该算法被文献[10]中使用已知明文攻击所破译。……