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图像置乱算法及其评估研究

图像置乱算法及其评估研究

作者：宋莉莉河北工业大学

学位级别：硕士

当今社会网络上的信息越来越多的以图像和视频的形式传输着,而图像和视频的安全传输问题就显的至关重要,如何保障相关图像信息的安全传输,最直接有效的方法就是进行信息隐藏与加密。图像置乱作为一种信息隐藏技术,越来越多的应用在密码... 详细信息

当今社会网络上的信息越来越多的以图像和视频的形式传输着,而图像和视频的安全传输问题就显的至关重要,如何保障相关图像信息的安全传输,最直接有效的方法就是进行信息隐藏与加密。图像置乱作为一种信息隐藏技术,越来越多的应用在密码学、信息安全、感知科学等诸多高科技领域,使信息通信、信号处理等保密技术要求高的领域有了更好的发展,也是现代社会保护个人隐私、国家机密的手段之一。目前越来越多的学者投身于图像置乱技术的研究中。论文主要研究内容如下:（1）在分析基于位置空间置乱方法的优缺点的基础上,结合色彩空间图像置乱技术的优点,提出了Arnold与Gray码变换相融合的双置乱算法,使得处理后的图像信息在位置和色彩的空间上都能得到很好隐藏。仿真实验结果表明,该方法能很好的应用在图像处理方面,为信息隐藏的预处理工作提供更好的保证。（2）从位置空间和色彩空间角度同时考虑,设计了一种基于Fibonacci变换的双层置乱算法。此算法是根据图像位置空间和色彩空间两者同时进行置乱的思想,在运用Fibonacci算法基础上,在加入Logistic混沌变换算法,实现图像双层置乱处理。通过仿真实验验证,该算法经过几次置乱变换,图像变换的杂乱无章,均匀的分布到整个图像中,置乱效果很好。（3）从传统的图像置乱评估方法出发,详细分析了几种常用的评估方法,并通过仿真实验,得到详细的图像置乱程度比较。又从目前研究的综合性的图像置乱评估方法的研究角度出发,详细介绍了三种较新颖的置乱评估方法,经过仿真实验对比得到很好的置乱效果,进一步证明了新方法的优点。

关键词：图像置乱信息隐藏图像加密技术 Arnold变换 Gray码变换

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图像置乱程度的研究

武汉大学学报（信息科学版） 2008年第5期33卷 465-468页

作者：黄兴张敏瑞华为技术有限公司西安市710075 西安科技大学通信与信息工程学院西安市710054

对如何客观评价静止灰度图像的置乱度问题,提出了置乱度Ds可用距离置乱因子和灰度置乱因子表示,给出了置乱度的具体计算公式,并计算了几种常用置乱方法的置乱度值。实验表明,所提置乱度参数能较好地描述图像的置乱程度。

关键词：图像置乱图像距离置乱因子灰度置乱因子

基于图像混沌块置乱和DWT变换的无载体信息隐藏研究

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数据采集与处理 2021年第1期36卷 147-155页

作者：谭云秦姣华黄丽霞向旭宇刘强湖南应用技术学院常德415000 中南林业科技大学计算机与信息工程学院长沙410004

无载体隐写通过提取载体特征,与信息序列进行映射,从而无需修改载体即可实现对秘密信息的隐藏,因此,具有极强的抗隐写分析能力,但是已有算法在隐藏容量方面仍然有限,且大多需要构建大样本图像库。本文提出一种基于混沌块置乱和离散小波... 详细信息

无载体隐写通过提取载体特征,与信息序列进行映射,从而无需修改载体即可实现对秘密信息的隐藏,因此,具有极强的抗隐写分析能力,但是已有算法在隐藏容量方面仍然有限,且大多需要构建大样本图像库。本文提出一种基于混沌块置乱和离散小波变换(Discrete wavelet transform,DWT)的无载体信息隐藏算法,从秘钥中提取混沌变换的相关参数,对载体图像进行混沌块置乱生成多张新图像,再对其进行分块DWT变换,根据相邻图像块低频DWT系数之间的关系生成对应的哈希序列,并构建相应索引库。将载体图像及秘钥发送给接收方,实现秘密信息的传递。实验表明,与现有算法相比,该算法获得了隐藏容量和隐藏成功率的较大提升,具有较强的鲁棒性。同时,该算法架构简单,传输负载小,具有较强的实用价值。

关键词：无载体信息隐藏混沌映射图像置乱 DWT变换

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图像置乱中纹理的产生和演化

图像置乱中纹理的产生和演化

作者：岳红星暨南大学

学位级别：硕士

数字图像置乱变换,目前已成为数字图像安全传输和保密存储的重要手段之一。随着信息隐藏和数字水印技术的发展,置乱变换又被应用在其预处理和后处理中,取得了较好的效果。本文分析了多个空间置乱方法,并且运用每一种置乱方法,对不同的... 详细信息

数字图像置乱变换,目前已成为数字图像安全传输和保密存储的重要手段之一。随着信息隐藏和数字水印技术的发展,置乱变换又被应用在其预处理和后处理中,取得了较好的效果。本文分析了多个空间置乱方法,并且运用每一种置乱方法,对不同的仿真图片进行多次置乱,通过观察对比不同仿真图片的置乱效果,概括置乱过程中纹理演化的规律,分析得出每一种方法图像置乱中纹理产生的原因和条件。对于可能产生纹理的置乱方法,运用灰度共生矩阵提取的“熵”,来评价图像的置乱效果。实验结果表明,对于可能产生纹理的图像置乱方法,从纹理分析的角度可以检测图像的置乱效果。

关键词：图像置乱位置空间纹理灰度共生矩阵

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若干数字图像置乱算法及相关理论研究

若干数字图像置乱算法及相关理论研究

作者：王瑞桂林电子科技大学

学位级别：硕士

伴随着网络技术的高速发展,视频、图片等数据得到了广泛地传播,数字图像在社交媒体中得到了广泛地应用,而如何保护其中含有的隐私信息成为了关注的热点.由于数字图像固有的属性,如数据量与文本相比,是后者的成百上千倍;同一区域的像素... 详细信息

伴随着网络技术的高速发展,视频、图片等数据得到了广泛地传播,数字图像在社交媒体中得到了广泛地应用,而如何保护其中含有的隐私信息成为了关注的热点.由于数字图像固有的属性,如数据量与文本相比,是后者的成百上千倍;同一区域的像素呈现出相关性极强的现象;由于图像包含的信息量更大,也导致了数据存在大量的冗余等.这些使得传统的加密方案不适合对图像置乱加密.因此,在能够确保信息安全的前提下,提高对图像加解密的效率,需要使用一类新的轻量级加密算法.数字图像置乱技术就是其中一类重要的图像加密方法.数字图像置乱技术是以密码学为理论基础,融合其他先进的手段,对图像信息进行加密处理,从而保护其在网络传输过程中免受敌手的攻击和破译.本文设计了三种数字图像置乱算法,经仿真实验和密码学分析,三种图像加密算法能够有效地抵御现有的攻击手段,从而保证图像信息的安全可靠.本文主要研究内容如下:1.设计了一种基于双混沌循环移位与约瑟夫问题的图像加密算法.该算法利用了改进后的Logistic映射和Standard映射.在置换阶段,对像素的循环移位进行了改进,提高了像素混淆的效率;在扩散阶段,利用约瑟夫问题,在像素转移的同时改变像素的灰度值.最后,安全性分析表明了算法的可行性,通过与其他先进的置乱方案对比,验证了本方案所具有的优势.2.设计了一种基于中国剩余定理与Logistic映射的彩色数字图像加密算法.该算法利用了Logistic映射的伪随机性,提高了置乱算法的安全性,又结合中国剩余定理处理彩色图像的RGB通道,提高了算法的加解密效率,经仿真结果比较与分析后,验证了方案是安全可靠且高效的.3.设计了基于位平面Arnold变换与张量展开的图像置乱算法.该算法通过将图像进行位平面分解,从而将图像矩阵转化为张量进行处理.利用Arnold变换置换速度快的特点,对分块后的图像进行快速的位置变换.再根据张量的模展开方式对像素比特进行扩散,从而得到最终的密图.通过对灰度与彩色图像进行的仿真实验得到,提出的算法是安全可行的.

关键词：图像置乱中国剩余定理混沌映射约瑟夫问题安全性分析

三维不等长Arnold变换及其在图像置乱中的应用

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计算机辅助设计与图形学学报 2010年第10期22卷 1831-1840页

作者：吴成茂田小平西安邮电学院电子工程学院西安710121

传统的二维Arnold变换和三维Arnold变换在图像置乱过程中仅能改变图像的像素位置,导致图像置乱效果不理想.为此,利用二维等长Arnold变换构造三维等长Arnold变换的原理,将二维不等长Arnold变换及其反变换进行推广,得到了一种三维不等长Ar... 详细信息

传统的二维Arnold变换和三维Arnold变换在图像置乱过程中仅能改变图像的像素位置,导致图像置乱效果不理想.为此,利用二维等长Arnold变换构造三维等长Arnold变换的原理,将二维不等长Arnold变换及其反变换进行推广,得到了一种三维不等长Arnold变换及其反变换的算法.该算法将平面图像一一映射为立体空间二值图像,对其像素位置的置乱和恢复间接地改变了平面图像的像素位置和像素值大小;并采用小波多级分解和信息论相结合的方法实现了图像置乱效果的评价.实验结果表明,采用文中算法是可行的,对于图像置乱结果的评价与人的视觉感知基本相符.

关键词：图像置乱 Arnold变换 Arnold反变换不等长变换置乱度

基于图像置乱技术融合FRFT的光学图像加密

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激光杂志 2014年第11期35卷 11-15页

作者：赵丽齐兴斌李雪梅田涛山西大学计算机工程系太原030013 北京师范大学教育信息技术协同创新中心北京100875

针对二维图像加密系统的安全性问题,本文提出一种融合分数傅里叶变换和图像置换技术的光学图像加密方案。首先,使用jigsaw变换算法将原始图像分解成若干子图,并随机平移子图;然后,利用Arnold变换对图像像素进行置乱;最后,采用分数傅里... 详细信息

针对二维图像加密系统的安全性问题,本文提出一种融合分数傅里叶变换和图像置换技术的光学图像加密方案。首先,使用jigsaw变换算法将原始图像分解成若干子图,并随机平移子图;然后,利用Arnold变换对图像像素进行置乱;最后,采用分数傅里叶变换加密置乱图像,并迭代重复这些过程。将jigsaw排列指标、Arnold频率和分数傅里叶阶等参数组成一个密钥空间,通过仿真实验在光学实现方面评估算法性能。实验结果表明,本文提出的方案具有很好的灵活性和鲁棒性。

关键词：光学图像加密分数傅里叶变换图像置乱 jigsaw变换 Arnold变换

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小波域局部标准差的图像置乱评价方法

小型微型计算机系统 2014年第4期35卷 931-935页

作者：范铁生张绍成张忠清宣伟宏薛军辽宁大学信息学院沈阳110036 辽宁大学计算中心沈阳110036

针对许多图像置乱客观评价方法对于体现图像置乱前后之间的内在联系不足且大都基于某一种置乱技术而产生的通用性不强问题,提出一种小波域局部标准差的图像置乱评价方法,以便真实客观地评价图像置乱效果的好坏.该方法将局部标准差应用... 详细信息

针对许多图像置乱客观评价方法对于体现图像置乱前后之间的内在联系不足且大都基于某一种置乱技术而产生的通用性不强问题,提出一种小波域局部标准差的图像置乱评价方法,以便真实客观地评价图像置乱效果的好坏.该方法将局部标准差应用于小波域,在频率域里分析图像置乱程度,得到了一种新的评价数字图像置乱算法的评价方法,此方法简单且有效.实验结果表明,该评价方法可行;并且用不同置乱算法对不同图像进行置乱的效果评价都能准确地反映置乱次数与置乱程度的关系,而且与人的视觉感知基本一致;这就证明了算法的有效性和合理性.

关键词：图像置乱置乱程度小波域置乱算法评价方法

基于差分统计特性的图像置乱度盲评价线性模型

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计算机应用 2012年第12期32卷 3470-3473页

作者：王聪丽陈志斌薛明晰张超军械工程学院计算机工程系石家庄050003 军械工程学院军械技术研究所石家庄050003

当前大部分图像置乱度评价算法均依赖于原始图像,且缺乏科学的数学模型作为基础。在分析置乱图像差分值统计分布特性的基础上,建立了理想置乱图像差分统计分布线性模型,并以此为基础,提出了三种置乱度盲评价算法:斜率绝对差法、差分绝... 详细信息

当前大部分图像置乱度评价算法均依赖于原始图像,且缺乏科学的数学模型作为基础。在分析置乱图像差分值统计分布特性的基础上,建立了理想置乱图像差分统计分布线性模型,并以此为基础,提出了三种置乱度盲评价算法:斜率绝对差法、差分绝对差法和重叠面积法。实验结果表明:三种算法对于图像差分统计分布有较强的敏感性,且不依赖于原始图像,能客观地评价图像置乱度,与人类视觉系统有着良好的一致性。

关键词：图像置乱置乱度盲评价图像差分线性模型