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数字图像加密技术研究

作　者: 宋国强
导　师: 丁文霞
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 数字图像 信息安全 加密 高级加密标准(AES) 离散余弦变换(DCT) 混沌
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 414次
引　用: 5次
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内容摘要


数字图像信息安全,是伴随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展而产生的新问题。近年来,图像信息在网上越来越流行,但由于某些图像信息涉及个人隐私和国家安全,必须采取秘密传输的方式,因此图像加密技术也越来越受到重视,研究图像加密技术有着重要的现实意义。本文的主要工作可分为以下几部分:1、首先简要介绍了数字图像加密技术的背景、研究发展现状和广泛的实践应用,接着系统地阐述了数字图像的基本知识,包括图像的数字化及其数学表示、数字图像的特点、数字图像的基本统计量、数字图像加密传输的理论框图及加密图像的特点等,在此基础上,详细地概述了国际上现有的图像加密方法及其特点,并对其进行归整分类,为后续研究提供理论基础。2、研究了基于现代密码体制的数字图像加密技术。在着重介绍DES、AES和RSA等经典加密算法原理的基础上,对它们的性能进行了比较分析,仿真实现了基于DES和AES算法的数字图像加密方法,重点对基于AES算法的数字图像加密方法进行抗攻击性能分析,针对其不能有效抵抗噪声、裁剪和JPEG等攻击的不足,提出了一种改进算法,即结合现有的经典Aronld置乱算法对此种加密算法进行改进,这样在保证算法安全性的基础上,增强了算法的鲁棒性,实验结果显示此种改进增加了该算法的优势。3、提出了两种基于DCT变换域的数字图像加密算法,即基于DCT变换与混沌矩阵置乱相结合的数字图像加密方法和基于DCT变换与Arnold置乱相结合的数字图像加密方法,仿真实验结果的对比分析表明,这两种加密方法具有更好的安全性和鲁棒性。尤其是当加密后的图像受到剪切攻击、加高斯低通滤波、进行JPEG压缩、直方图均化、增强亮度等攻击或干扰时,解密后原始图像的“原貌”可以完全恢复出来,由此可见,这种基于DCT变换与其它置乱算法相结合的数字图像加密方法的鲁棒性要明显优于基于AES的数字图像加密方法,而这种算法相对也具有更高的安全性。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章 绪论  13-22
  1.1 数字图像加密技术的背景  14-16
  1.2 数字图像加密技术的研究现状  16-19
  1.3 数字图像加密技术的应用  19-20
  1.4 本章小结  20-22
第二章 数字图像加密技术综述  22-37
  2.1 数字图像的背景知识及其加密的特点  22-26
    2.1.1 图像的数字化及其数学表示  22-23
    2.1.2 数字图像的特点  23-24
    2.1.3 数字图像的基本统计量  24-25
    2.1.4 数字图像加密传输的理论框图及加密图像的特点  25-26
  2.2 数字图像加密技术的分类  26-36
    2.2.1 基于矩阵变换及像素置换的图像加密技术  27-30
    2.2.2 基于秘密分割与秘密共享的图像加密技术  30-31
    2.2.3 基于现代密码体制的图像加密技术  31-33
    2.2.4 基于混沌的图像加密技术  33-35
    2.2.5 基于压缩编码技术的加密方法  35-36
    2.2.6 基于变换域的加密方法  36
  2.3 本章小结  36-37
第三章 基于现代密码体制的数字图像加密技术的研究  37-60
  3.1 DES、AES、RSA等经典算法的比较分析  37-54
    3.1.1 DES算法的基本原理及仿真实现  37-38
    3.1.2 AES算法的基本原理及仿真实现  38-51
    3.1.3 RSA算法的基本原理及安全性分析  51-53
    3.1.4 DES、AES、RSA三种算法性能的比较分析  53-54
  3.2 改进型AES数字图像加密算法及仿真实现  54-59
    3.2.1 算法描述  54-55
    3.2.2 实验仿真及结果分析  55-59
  3.3 本章小结  59-60
第四章 基于DCT变换域的数字图像加密算法研究  60-77
  4.1 混沌理论  60-66
    4.1.1 混沌的起源与应用前景  60-62
    4.1.2 混沌的概念  62-64
    4.1.3 混沌运动的特征  64-65
    4.1.4 混沌系统与数字图像  65-66
  4.2 DCT定义  66-67
  4.3 DCT变换与数字图像  67-68
  4.4 基于DCT变换域的数字图像加密算法的仿真实现  68-75
    4.4.1 基于DCT变换与混沌矩阵置乱相结合的数字图像加密算法  68-71
    4.4.2 基于DCT变换与Arnold置乱相结合的数字图像加密技术  71-75
  4.5 本章小结  75-77
第五章 总结与展望  77-80
  5.1 全文总结  77-78
  5.2 数字图像加密技术的展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-86
作者在学期间取得的学术成果  86

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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