基于DSP的混沌數字圖像加密與硬件實現

在對圖像進行混沌加密前，必須保證在三基色圖像信號溶入后Lorenz混沌吸引子不會發散。可通過編程，將3個基色信號分別溶人到混沌吸引子中，在示波器上通過觀察到3個信號分別溶入后的混沌吸引子相圖與原混沌吸引子相圖幾乎一致，說明圖像的三基色信號被加密在混沌信號之中。

3 硬件實驗結果
將程序下載到DSP實驗板上運行，得到如圖9所示的加密圖像。當發送端與接收端參數完全匹配時，加入解密程序，將會得到如圖10所示的解密圖像，其還原質量較好。若解密時稍改動一下Lorenz系統初始值，例如，將c=8／3改變成c=3，其余參數不變，將解不出原圖像，會得到與圖9相近的圖像。同理，若接收端的某個參數略有失配，則也將無法還原出原圖像信號，這說明該系統的安全性來自于對發送端與接收端參數失配的高度敏感性，在事先不知道發送端系統參數的情況下，要想破譯出原圖像信號難度較大。

由于開始混沌還沒有完全進入同步，所以在圖像的上部分出現一點模糊現象，但總體來說，解密的效果較好。

4 結束語
采用三維Lorenz混沌系統對數字圖像加密，能改善低維混沌加密時密鑰空間的不足。用DSP作為數字信號處理器件，實現發送端與接收端的混沌迭代參數完全匹配，圖像的還原質量較好。在三維Lorenz混沌系統的圖像加密中，采用了閉環方案，并且用DSP硬件進行實現，圖像信息經多次迭代后，使得初始明文圖像的微小差異在加密過程中得到不斷的擴散，能進一步抵御選擇明文攻擊，安全性能得到了改善。此外，這種利用DSP硬件實現圖像加密與解密的方法，與軟件加密與解密相比，在速度上有了較大的提高，能滿足實時性的要求。
由于混沌信號具有信號頻譜寬，形似噪聲，狀態不可預估等特點，攻擊者很難從中提取真實信號。此外，接收端真實信號的恢復依賴于驅動系統和響應系統的同步，這要求二者具有相同的參數，微小的差異將導致同步失敗，而不能在接收端恢復真實信號。這使非法接收者難以用統計分析方法估計系統的參數，從而不能破譯真實信號，使系統具有較好的保密性能。然而，目前盡管混沌保密通信技術的研究仍處于實驗室階段，但由于混沌保密通信具有實時性強、保密性高、運算速度快等明顯優點，已顯示出其在保密通信領域中的優勢。