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联合图像压缩和加密技术研究

作　者: 吴燕
导　师: 吴建华
学　校: 南昌大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 图像压缩图像加密稀疏分解 SHA-1 混沌
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

伴随着信息化时代的快速发展,信息存储量的急剧增加使得网络传输面临很大的挑战,同时,愈来愈多的信息窃取、网络攻击等安全问题迫使人们积极探索信息安全的相关技术。数字图像压缩技术和数字图像加密技术紧紧围绕如何安全、高效地传输图像信息这个问题,在信息处理领域显得至关重要。传统方法在图像传输之前都是独立进行这两个步骤,这样既费时费力,又可能因多重算法的相互干扰而影响各自性能。通过将加密和压缩方法联合起来,既可以保证算法的统一性,又能增强算法的安全性,具有重要的实际意义。本文着重探讨图像压缩与加密联合技术,试图通过建立一个统一的模型,实现压缩与加密两种技术的结合,本文对联合图像压缩与加密技术进行了深入研究。首先在综述了该技术的研究现状的基础上,详细讨论了使用稀疏分解方法实现的图像压缩和使用哈希函数与混沌映射实现的图像加密,其中对稀疏性的衡量标准、稀疏最优解、贪婪追踪算法、凸松弛法、字典的建立方法、哈希函数、混沌序列等内容都有较为细致的阐述,进而提出了一种基于稀疏分解、SHA-1以及混沌的联合算法。为了评估提出算法的性能,在Matlab环境下采用了四种常用的标准测试图像(Lena, Boat, Barb和Baboon)做了仿真实验。图像首先通过训练好的字典和选定的稀疏分解算法分解为稀疏矩阵,接着分离稀疏矩阵中非零项的位置和数值,分别进行加密处理,最终形成密文数据流封装后传输。最后,在上述算法的基础上提出了另一种联合方案,将加密过程中使用的单一混沌映射替换成混合混沌系统,通过多个混沌映射的交互作用弥补混沌算法在有限精度计算中丢失的某些有用的性质。仿真实验的结果表明本文提出的第一种算法能够在保证重建图像的质量的前提下达到较高的压缩比,较好地实现了信息传输要求中安全性与高效性的统一。随后提出的第二种算法在不降低重建图像质量的基础上增强了安全性,达到了预期要求。

联合图像压缩和加密技术研究

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