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光学图像压缩加密技术研究进展

激光与光电子学进展 2023年第4期60卷 1-27页

作者：秦怡满天龙万玉红王兴北京工业大学理学部北京100124 南阳师范学院机电工程学院河南南阳473061

光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能,也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长,在进行加... 详细信息

光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能,也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长,在进行加密的同时实现信息的压缩变得愈加重要,因为这将缩短处理这些数据所需的时间并有效节约存储空间。提出广义的光学图像压缩加密的概念,并将压缩策略分为明文压缩、密文压缩和明文密文同步压缩。在此基础上,介绍适合每种策略的具体压缩方法,并通过阐述这些压缩方法在一些实例中的应用,综述了光学图像压缩加密技术的研究进展,也对未来的研究方向进行了展望。

关键词：光学信息安全压缩加密图像压缩光信息处理

基于JPEG-LS压缩比控制的图像压缩加密算法

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计算机应用 2015年第1期35卷 93-98页

作者：陈益刚邓家先谢凯明海南大学信息科学技术学院海口570228

针对传统图像压缩比控制不精细及低维混沌系统保密性不高的问题,提出一种基于连续色调静态图像的无损或近无损压缩标准(JPEG-LS)压缩比控制的图像压缩加密算法。在深入分析JPEG-LS中失真控制参数Near对图像压缩比和重建质量的影响的基础... 详细信息

针对传统图像压缩比控制不精细及低维混沌系统保密性不高的问题,提出一种基于连续色调静态图像的无损或近无损压缩标准(JPEG-LS)压缩比控制的图像压缩加密算法。在深入分析JPEG-LS中失真控制参数Near对图像压缩比和重建质量的影响的基础上,首先,对光栅扫描的图像数据进行梯度处理;然后,比较梯度值与Near的大小关系以决定进入游程模式进行游长编码或常规模式进行Golomb编码;再次对三维Lorenz混沌系统生成的序列进行随机性处理,采用该序列作为密钥分别对游程模式、常规模式和全模式(游程和常规两种模式)下的压缩码流进行加密;最后,对Near进行实时动态调整,实现了对图像的压缩比精细控制且提高了保密性。仿真结果表明,所提算法能够实现良好的压缩比控制,且重建图像质量比线性压缩比控制算法提高了大约0.5 d B;同时算法安全性高,能够有效抵抗熵攻击、差分攻击、穷举攻击、统计攻击等多种攻击,且加密对压缩效率基本没有影响。

关键词： JPEG-LS 压缩加密压缩比控制混沌系统重建图像质量

基于JPEG2000的图像联合压缩加密算法

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计算机应用研究 2014年第12期31卷 3695-3699页

作者：谢凯明邓家先陈益刚海南大学信息科学技术学院海口570228

为实现图像的压缩和加密同步,在深入研究MQ算术编码器的基础上,将Lorenz混沌系统生成的随机序列作为流密钥对JPEG2000压缩算法中比特平面编码形成的上下文和判决进行修正,以改变MQ编码时的概率分布来使得输出的码流发生变化,从而实现图... 详细信息

为实现图像的压缩和加密同步,在深入研究MQ算术编码器的基础上,将Lorenz混沌系统生成的随机序列作为流密钥对JPEG2000压缩算法中比特平面编码形成的上下文和判决进行修正,以改变MQ编码时的概率分布来使得输出的码流发生变化,从而实现图像联合压缩加密。阐述了上下文修正和判决修正加密算法的规则。对算法进行仿真,结果表明,相对于原始压缩算法,所提出的算法对图像的压缩效率几乎没有影响,且安全性好、实时性高。

关键词：压缩加密算术加密混沌加密上下文修正判决修正

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一种基于MQ编码器的图像联合压缩加密算法

电视技术 2014年第9期38卷 62-66,120页

作者：谢凯明邓家先海南大学信息科学技术学院海南海口570228

为实现图像的压缩和加密同步,使用MQ编码器对内嵌零树小波压缩算法进行改进,将混合混沌序列作为流密钥对比特平面编码生成的上下文和判决进行修正,并送入MQ编码器进行熵编码。对算法进行仿真,结果表明:与原压缩算法相比,所提出算法的重... 详细信息

为实现图像的压缩和加密同步,使用MQ编码器对内嵌零树小波压缩算法进行改进,将混合混沌序列作为流密钥对比特平面编码生成的上下文和判决进行修正,并送入MQ编码器进行熵编码。对算法进行仿真,结果表明:与原压缩算法相比,所提出算法的重构图像PSNR值至少提高了1 dB,且抗攻击性好,加解密速度快。算法实现了分辨率选择性加密,并在数据压缩的同时实现了算术加密。

关键词：压缩加密算术加密分辨率选择性加密混沌加密

基于改进JPEG-LS的图像压缩加密算法研究

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基于改进JPEG-LS的图像压缩加密算法研究

作者：陈益刚海南大学

学位级别：硕士

近年来,随着数字图像和网络技术的快速发展,人们对图像的要求也越来越高,不仅要求图像具有较高的重建质量还要求图像在传输过程中的数据信息不被泄露,这就需要对图像进行压缩和加密。连续色调静态图像的无损或近无损压缩标准(Joint Phot... 详细信息

近年来,随着数字图像和网络技术的快速发展,人们对图像的要求也越来越高,不仅要求图像具有较高的重建质量还要求图像在传输过程中的数据信息不被泄露,这就需要对图像进行压缩和加密。连续色调静态图像的无损或近无损压缩标准(Joint Photographic Experts Group-lossless Standard,JPEG-LS)在无损/近无损压缩方面性能优良,混沌系统生成的密钥序列安全性较好,两者结合起来既能提高图像数据的传输效率,又能保证传输的数据不被泄露。为解决传统图像压缩比控制不够精细和低维混沌系统安全性不高等问题,本文提出一种基于压缩比控制的压缩加密算法。在深入分析了JPEG-LS算法中失真控制参数Near对图像压缩比和重建图像质量影响的基础之上,首先对光栅扫描的图像数据进行因果模型的梯度处理,然后比较梯度值与Near的是大小关系以决定进入游程模式还是进入常规模式,同时对三维Lorenz混沌系统生成的序列进行随机性处理,采用处理后的序列作为密钥分别对游程模式、常规模式和全模式(游程和常规)加密,最后比较分块实时压缩比与目标压缩比并确定Near下标值,以此下标值查询Near表,确定下一分块中Near的初值。此过程通过对Near的实时动态调整和对码流的加密,实现了对图像压缩比的精细控制和图像数据信息的保密。本文算法不但实现了对图像压缩比的控制,而且重建图像质量比原来采用简单的线性映射方式对压缩比进行控制的方案提高了大约0.5dB;同时本文算法保密性高,能够有效抵抗熵攻击、穷举攻击、差分攻击、统计攻击等多种攻击,而且加密对压缩效率几乎没有影响。

关键词：压缩比控制混沌系统压缩加密抗攻击重建图像质量

基于自适应和多混沌系统的彩色图像压缩加密算法

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河南大学学报（自然科学版） 2015年第2期45卷 223-228页

作者：丁文珂张颖柴秀丽郭峻言河南大学图像处理与模式识别研究所河南开封475004 河南广播电视大学郑州450008

为了保护彩色图像信息的安全并便于保存和传输,提出了一种基于自适应和多混沌系统的彩色图像压缩加密算法.该算法首先利用量子混沌系统对按8×8分块后的整个图像进行置乱.然后,进行图像的RGB分离并转换为YCrCb,对YCrCb分量分别进行DCT... 详细信息

为了保护彩色图像信息的安全并便于保存和传输,提出了一种基于自适应和多混沌系统的彩色图像压缩加密算法.该算法首先利用量子混沌系统对按8×8分块后的整个图像进行置乱.然后,进行图像的RGB分离并转换为YCrCb,对YCrCb分量分别进行DCT变换和量化,再利用猫映射对量化后的YCrCb分量进行置乱,最后根据彩色图像自身的像素分布特征获取初始值,以DC系数和AC系数矩阵各行的均值作为操作数对Logistic-sine复合混沌系统进行扰动产生密钥,利用初始值和密钥自适应地改变DC系数和AC系数并进行多轮扩散.理论分析和仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,压缩加密效果好、安全性高,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信.

关键词：保密通信自适应多轮扩散图像置乱压缩加密

基于改进Alpha混合调制的彩色图像盲水印算法

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基于改进Alpha混合调制的彩色图像盲水印算法

作者：胡超辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

水印的嵌入位置和嵌入规则对水印算法性能具有重要的影响,传统Alpha混合调制数字水印算法利用图像子块随机嵌入水印信号存在嵌入容量低难以嵌入彩色图像、非盲提取、不可见性和鲁棒性较差的问题。针对上述问题,提出基于改进Alpha混合调... 详细信息

水印的嵌入位置和嵌入规则对水印算法性能具有重要的影响,传统Alpha混合调制数字水印算法利用图像子块随机嵌入水印信号存在嵌入容量低难以嵌入彩色图像、非盲提取、不可见性和鲁棒性较差的问题。针对上述问题,提出基于改进Alpha混合调制的彩色图像盲水印算法。首先,根据彩色水印图像特征结合重复码技术,对水印进行容错压缩加密编码,生成待嵌入信息序列和密钥;其次,将彩色载体图像进行提升小波变换,取低频分量分块,利用图像混合熵筛选最优嵌入子块,对选择的低频系数块进行奇异值分解,将Alpha混合调制改进后,以改进的Alpha混合调制算法在最大奇异值中嵌入水印信息;最后,进行奇异值重构和提升小波重构,完成水印信息的嵌入。水印提取阶段为盲提取,只需要水印解密密钥、嵌入强度和子块选择密钥即可从承载水印信息的图像中提取出水印图像,完成版权认证过程。对多幅彩色载体图像和水印图像进行仿真实验,含水印图像PSNR均能达到35d B左右,对其分别进行滤波、压缩、旋转等攻击测试,提取水印NC值均能达到0.9以上,部分提取结果为1,编码后的彩色水印图像信息的嵌入量减少50%以上。结果表明,容错压缩编码算法可以有效降低水印信息嵌入量,利用提升小波变换和奇异值分解算法嵌入水印稳定性更强,结合图像混合熵和改进的Alpha混合调制嵌入水印信息,进一步提升了水印的不可见性和鲁棒性并实现水印的盲提取。该论文有图21幅,表12个,参考文献53篇。

关键词：彩色图像 Alpha混合调制提升小波变换压缩加密嵌入容量

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基于混沌系统的彩色图像加密算法研究

基于混沌系统的彩色图像加密算法研究

作者：郭峻言河南大学

学位级别：硕士

随着互联网的普及，在日常生活中时时处处会用到数字图像，而数字图像的安全性就凸显出来，尤其在涉及国家、政府、政治和军事等敏感方面的数字图像时，其安全性要求更高。数字图像具有数据量大、相邻像素相关性高等特点，传统的加密方... 详细信息

随着互联网的普及，在日常生活中时时处处会用到数字图像，而数字图像的安全性就凸显出来，尤其在涉及国家、政府、政治和军事等敏感方面的数字图像时，其安全性要求更高。数字图像具有数据量大、相邻像素相关性高等特点，传统的加密方法对于数字图像的加密在加密速度和加密效果等方面显得非常无力，容易被攻击和破解。混沌系统针对系统参数以及初始值有随机性高、敏感性强、遍历性等基本特征，对数字图像进行加密能取得理想的效果。为了提高加密算法的安全性和加密速度，论文利用三维混沌系统、分数阶混沌系统量子混沌系统和复合混沌系统以及多个映射的改进序列，设计并实验仿真了三个基于混沌系统的彩色图像加密算法，取得了良好的仿真效果。论文的主要内容如下：首先，基于两个三维混沌系统及其改进后的混沌序列，论文提出了第一个彩色图像加密算法并对算法进行了FPGA实现。该算法综合使用置乱和多轮扩散并有效使用取余、异或、加法、乘法等多种运算方式，使图像扩散更加复杂化，确保了加密算法的安全性。其次，基于综合置乱和最近提出的分数阶混沌系统，论文提出了第二个彩色图像加密算法。该算法使用分数阶chen系统对图像进行局部置乱，然后使用改进后的logistic映射再进行联合置乱，最后利用分数阶Lü系统对置乱后的图像进行进一步的扩散。该算法引入了分数阶混沌系统并综合利用局部置乱和联合置乱，密钥空间大、安全性高，在保障安全性的前提下，大大节省图像加密的时间开销。最后，基于自适应和复合混沌系统，论文提出了第三个彩色图像加密算法。该算法是一种压缩加密联合算法，压缩加密过程中综合有效地使用多轮置乱、代换和扩散，首先对图像进行全局置乱，再分块置乱，最后利用多轮置乱和扩散对DC系数和AC系数进行自适应的加密。该算法压缩了图像的存储空间，减少了图像的传输时间并保证了其安全性。理论分析和仿真实验表明，这三种算法均具有足够大的密钥空间，加密效果好、安全性高，可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中。

关键词：混沌系统局部置乱多轮扩散压缩加密保密通信

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软件保护与分析技术的研究与实现

软件保护与分析技术的研究与实现

作者：徐武华北京邮电大学

学位级别：硕士

软件安全保护与分析技术已经成为计算机安全领域的一个重要研究课题。本文主要面向windows下的二进制软件程序(PE文件),从正反两个方面研究和总结了当今主流的软件保护与分析技术。在此基础上,提出了一种软件保护模型机制来对PE文件进... 详细信息

软件安全保护与分析技术已经成为计算机安全领域的一个重要研究课题。本文主要面向windows下的二进制软件程序(PE文件),从正反两个方面研究和总结了当今主流的软件保护与分析技术。在此基础上,提出了一种软件保护模型机制来对PE文件进行保护。此机制综合采用了当今主流的软件保护加密技术,如代码混淆、压缩加密、花指令、反调试反跟踪技术等。经实践检测,使用此机制对文件保护后,有非常好的抵御静态分析和动态跟踪调试的效果。此外本文在研究总结软件分析技术的基础上,提出了利用ida插件来辅助文件分析的方法,并且提出了利用“最小素数乘积”法来对可执行文件中的函数基本块进行签名,这种方法大大提高了软件分析的效率和准确率。利用ida插件将所需的可执行文件分析信息存储到数据库中,方便随时查看和调用。这种分析方法可以大大节省进一步的人工分析所耗费的人力物力,并且为开发自动化的分析工具打下坚实基础。

关键词：软件保护软件分析 PE文件压缩加密代码变形反跟踪反调试 ida插件