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图像加密技术研究背景意义及现状图像加密技术研究背景意义及现状 1 研究背景及意义2 图像加密技术综述2.1密码学的基本概念2.2图像加密的特点2.3图像加密研究现状互联网的迅速普及已经成为信息时代的重要标志，任何人在任何时间、任何地点都可以通过网络发布任何信息。
据此可以看出，互联网在一个层面上体现了法国启蒙运动百科全书型的梦想:把全世界的所有知识汇集在一起，形成一本反映全人类所有文明的百科全书。
然而，在面对大量信息共享和方便的同时，也面临着大量数据被泄漏、篡改和假冒的事实。
目前，如何保证信息的安全已成为研究的关键问题。
信息安全技术经过多年的发展，已经从密码技术发展到了隐藏技术，但是在信息隐藏技术的应用过程中，人们发现单纯地用各种信息隐藏算法对秘密信息进行隐藏保密，攻击者很有可能较容易地提取出秘密信息。
因此，在信息隐藏之前，先对秘密信息按照一定的运算规则进行加密处理，使其失去本身原有的面目，然后再将其隐藏到载体信息里面，这样所要传输的信息更加安全。
即使攻击者将秘密信息从载体中提取了出来，也无法分辨出经过加密后的秘密信息到底隐藏着什么内容，于是使得攻击者认为提取的算法错误或该载体中没有任何其它信息，从而保护了信息。
所以，对信息进行加密是很有必要的，这也是将来信息隐藏技术研究的一个重要方向。
1 研究背景及意义研究图像加密领域，是将图像有效地进行加密和隐藏，而最关键的是能否将图像在几乎无任何细节损失或扭曲的情况下还原出来。
一般的应用中，图像数据是允许有一定失真的，这种图像失真只要控制在人的视觉不能觉察到时是完全可以接受的。
经典密码学对于一维数据流提供了很好的加解密算法，由于将明文数据加密成密文数据，使得在网络传输中非法拦截者无法从中获得信息，从而达到保密的目的，诸如，DES，RSA，等著名现代密码体制得到了广泛地应用。
尽管我们可以将图像数据看成一维数据流，使用传统的加密算法进行加密，但是这些算法往往忽视了数字图像的一些特殊性质如二维的自相似性、大数据量等，而且传统加密算法很难满足网络传输中的实时性要求，因此数字图像的加密技术是一个值得深入研究的课题。
数字图像加密技术研究与实践第一章绪论1.1 研究背景随着信息技术的发展，数字图像作为一种重要的媒介形式被广泛应用于多个领域，例如医学、军事、工业等。
而数字图像的隐私性和安全性难以保障，因此数字图像加密技术越来越受到关注。
数字图像加密技术可以实现对数字图像数据进行安全加密，避免信息泄露，保护个人隐私和国家安全。
1.2 研究意义数字图像加密技术是信息安全领域中的一个重要研究方向，其在计算机网络安全、信息隐藏、多媒体安全等方面都有重要的应用价值。
本文从理论和实践两个角度展开数字图像加密技术的研究，提出了一种有效的数字图像加密方案，为数字图像的安全传输和处理提供了有力保障。
1.3 发展历程数字图像加密技术的研究可以追溯到上世纪80年代，最早的加密方案是基于传统加密算法的改进，例如DES、AES等。
然而，这些加密方案无法满足数字图像的特殊需求，后来，一些专门的数字图像加密算法被提出，在加密强度、加解密速度、安全性等方面都有了大大的改进。
第二章数字图像加密常用算法2.1 分组密码算法分组密码算法是一种将普通的明文划分为不同的分组，每个分组利用一定的加密算法进行加密的算法。
在加密过程中需要采用一定的填充模式，防止加密数据在分组时出现长度不足的情况。
常见的分组密码算法有DES、AES、Triple-DES等。
2.2 公钥密码算法公钥密码算法是一种利用两个不同的密钥进行加密解密的算法，一个用于加密数据，一个用于解密数据。
其主要特点是在加密和解密过程中使用不同的密钥，因此避免了密钥传递的安全问题。
常见的公钥密码算法有RSA、ElGamal等。
2.3 杂凑函数算法杂凑函数算法是一种将任意长度的消息经过杂凑算法处理后得到固定长度的消息摘要的算法。
消息摘要可以用于数字签名、信息验证等方面。
常见的杂凑函数算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。
第三章数字图像加密方案3.1 加密算法设计基于前面介绍的数字图像加密常用算法，本文设计了一种混合加密算法，既包含分组密码算法，又包含公钥密码算法，保证了加密的强度。
基于卷积神经网络和压缩感知的图像加密研究基于卷积神经网络和压缩感知的图像加密研究摘要：随着互联网的迅猛发展，图像的传输和存储面临着严峻的安全挑战。
传统的图像加密方法在保护图像机密性和完整性方面存在一定的局限性。
为了提高图像加密的安全性和效率，本文基于卷积神经网络和压缩感知的理论，对图像加密进行了研究和探索。
通过该方法，可以有效地保护图像的机密性和完整性，提高图像加密的安全性，满足现代通信的需求。
关键词：卷积神经网络，压缩感知，图像加密，安全性，完整性1. 引言随着数字图像的广泛应用，图像传输和存储的安全性日益重要。
然而，传统的加密算法在图像加密方面存在一定的局限性，如密钥管理困难、加密速度慢等问题。
为了提高图像加密的效率和安全性，本文提出了一种基于卷积神经网络和压缩感知的图像加密方法。
2. 图像加密方法2.1 卷积神经网络卷积神经网络(CNN)是一种常用的深度学习方法，具有自动学习特征的能力。
在图像加密中，可以使用卷积神经网络对图像进行加密，并通过训练网络获得加密参数。
这样可以提高图像加密的难度，增强密钥的安全性。
2.2 压缩感知压缩感知是一种信号处理的技术，利用稀疏性和随机测量矢量可以对信号进行压缩和重构。
在图像加密中，可以使用压缩感知对图像进行稀疏表示，并通过随机测量矢量进行图像重构。
这样可以有效地隐藏图像的信息，增强图像加密的安全性。
3. 图像加密算法3.1 图像分割首先，将待加密图像按照一定的规则进行分割，得到多个小块图像。
然后，对每个小块图像应用卷积神经网络进行特征提取和加密。
通过训练网络获得的加密参数，可以对每个小块图像进行加密。
这样可以增加加密过程的复杂性，提高图像的安全性。
3.2 压缩感知图像重构将加密后的小块图像进行压缩感知，得到随机测量矢量。
然后，利用压缩感知技术对随机测量矢量进行重构，得到重构后的小块图像。
这样可以隐藏图像的信息，增强图像加密的安全性。
4. 实验结果与分析通过对比传统的图像加密算法和基于卷积神经网络和压缩感知的图像加密算法，得出以下结论：(1) 基于卷积神经网络和压缩感知的图像加密方法在安全性方面优于传统的图像加密方法。
湖南涉外经济学院毕业设计（论文）题目DWT域数字图像水印技术的研究与实现作者学部电气与信息工程学部专业通信工程学号指导教师黄彩云二〇一一年五月十日湖南涉外经济学院毕业设计（论文）任务书电气与信息工程学部通信工程系系（教研室）主任:（签名） 2010 年 12 月 18 日学生姓名: 学号: 专业: 通信工程1 设计（论文）题目及专题： DWT域数字图像水印技术的研究与实现2 学生设计（论文）时间：自 2011 年 1 月 8 日开始至 2011 年 4 月 25 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：[1] 陈武凡.小波分析及其在图像处理中的应用[J].科学出版社,2002, [2] 何东健.数字图像处理[J].西安电子科技大学出版社,2003，[3] 陈书海，傅录祥.实用数字图像处理[J].科学出版社,2005. [4] 陈桂明.应用MATLAB语言处理数字信号与数字图像[J].北京科学出版社,2000. [5] 汪小帆,戴跃伟,茅耀斌.信息隐藏技术方法与应用[J].北京机械工业出版社,2001.4 设计（论文）应完成的主要内容：就对目前数字水印技术的发展状况，包括数字水印的基本特征及分类，数字水印处理系统的基本框架以及目前的一些主要算法进行了论述。
最后围绕数字水印的两个最重要的特点——隐蔽性和鲁棒性进行考虑，设计并实现了一个完整的水印系统。
5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：(1) 撰写设计报告；(2) 设计报告要求字数达2万字，提供电子版和文字版；(3) 设计报告包括目录、中英文摘要、关键词、方案选择及确定、技术要求、设计过程及参数计算、软件流程图及源程序、调试方法及步骤、小结等；(4) 提供电路原理图，要求用A0或A1图纸描绘。
6 发题时间： 2010 年 12 月 18 日指导教师：（签名）学生：（签名）湖南涉外经济学院毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：江堃学号： 200703402205 班级：通信工程0702 题目：DWT域数字图像水印技术的研究与实现提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要随着计算网络和多媒体技术的快速发展，特别是Internet的普及，信息安全问题日益突出。
大数据场景下的图像内容安全与隐私保护技术研究随着大数据时代的到来，图像数据的规模和复杂性呈现出爆发式增长的趋势。
同时，图像内容的安全性和隐私保护也成为了亟待解决的问题。
大数据场景下的图像内容安全与隐私保护技术研究，旨在保障个人隐私和敏感信息的安全，同时提高大规模图像数据的处理和利用效率。
首先，大数据场景下的图像内容安全技术主要包括图像加密、数字水印和图像内容分析。
图像加密技术通过加密算法对图像进行处理，使得只有授权人才能够解密和查看图像内容。
数字水印技术则通过在图像中嵌入不可见的标识信息，实现对图像的认证和版权保护。
图像内容分析技术则通过对大规模的图像数据进行自动识别和分类，快速准确地检测出图像中的异常信息和安全隐患。
其次，大数据场景下的图像隐私保护技术主要包括图像匿名化、隐私保护滤波器和隐私保护模型。
图像匿名化技术通过对图像进行像素值的扰动和随机变换，实现对个人身份的匿名化，从而保护个体隐私。
隐私保护滤波器技术则通过对图像进行模糊化处理，去除敏感信息和个人隐私，保留图像的基本特征。
隐私保护模型技术则通过构建合适的数学模型，对图像数据进行隐私保护的优化和控制。
此外，针对大数据场景下的图像安全和隐私保护问题，还可以借鉴其他领域的技术手段，如人工智能、深度学习和区块链等。
人工智能和深度学习技术可以应用于图像内容的自动识别和分类，从而实现对图像数据的安全性和隐私性的自动保护。
区块链技术则可以通过分布式的验证和存储机制，确保图像数据的完整性和可追溯性，提高图像数据的安全性和信任度。
然而，在大数据场景下的图像内容安全与隐私保护技术研究中仍存在一些挑战和问题。
首先，大规模图像数据的处理和存储需要消耗大量的计算资源，导致算法的效率和实时性存在一定的限制。
其次，针对图像内容的加密和隐私保护技术，仍然存在着对抗性攻击和新型隐私漏洞的挑战。
最后，如何平衡图像内容安全和隐私保护与个体隐私权利的冲突，也是亟需解决的问题。
数字图像加密算法的研究与实现摘要数字图像加密是进行数字图像信息保密的一种手段。
随着信息技术的飞速发展，数字图像在各个领域中有着极为广泛的运用，那么数字图像中所包含的信息安全性应受到重视。
数字图像本身具有数据量较大的特点，用传统的的加密方法往往无法达到加密的要求，许多学者对数字图像的信息安全性进行了多次研究并提出了许多强而有效的算法。
本文研究并实现了一种基于混沌序列置乱的数字图像加密算法，通过密钥产生混沌序列，将该混沌序列进行逻辑排序，并以此排列方法对数字图像进行加密。
该算法隐私性较强，在数字图像的加密和解密过程中均需要密钥的参与，因此不知道密钥的用户无法恢复数字图像，具有良好的保密性。
关键词：数字图像混沌加密数据隐藏AbstractDigital image encryption algorithm is a method about keeping the information of digital image secret.With the quick development of informational technology,the digital image has been utilized in many areas,so the security of message that digital images carry should be paid attention.Particularly ,digital images have the characteristic of a large amount of data,it can not meet demands about encryption that encrypting data in traditional way,which leads to a lot of scholars have spent much time and energy on researching the security about digital image information and illustrated many effective algorithm.This article discuss and illustrate a kind of digital image encryption algorithm based on chaotic array disruption,producing chaotic array according to the key,then logically arranging existed chaotic array,finally encrypt digital image with same logic.It shows better privacy.This process requires keys participating in both encryption and deciphering,so anyone does not know the key who can not rebuild the original image.Key words:digital image chaotic encryption hiding data目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1数字图像加密的基础理论 (4)1.1密码学的介绍 (4)1.2 图像加密技术 (4)1.3数字图像的置乱 (5)1.4混沌加密简介 (5)1.5混沌加密安全性分析 (6)2开发工具简介 (8)3基于混沌的数字图像加密算法 (11)3.1数字图像混沌加密算法总体设计 (11)3.2 数字图像混沌加密算法 (11)3.3数字图像混沌解密算法 (13)4实验仿真与结果 (14)4.1编程实现相关函数及其方法 (14)4.2仿真结果 (14)4.2.1非彩色图像实验仿真 (14)4.2.2彩色图像实验仿真 (16)结论 (18)附录1混沌加密与混沌解密算法代码 (19)绪论计算机和网络的飞速发展为多媒体数字产品的使用、传播提供了极其便利的途径，然而由于数字产品具有极易被复制和修改的特性，使得数字作品的信息安全问题和版权保护成为迫切需要解决的难题。
数字图像加密技术的研究
作者：赵凤怡
来源：《信息安全与技术》2014年第09期
【摘要】随着科学技术尤其是计算机网络技术的发展，数字图像信息越来越成为信息传输的重要形式，众多企业和个人信息的保存都要采用数字图像的形式。
因此，对数字图像的保密技术成为信息保护的当务之急，也是当前国际上研究讨论的热门话题之一。
本文综合阐述了当前数字图像加密技术的发展现状，深入分析了数字图像加密技术中使用的相关数据处理途径、原理、系统运行特点等，并且对其优点和缺点进行了仔细的对比分析，由此预测其发展方向。
【关键词】数字图像；加密技术；科学；信息安全
Research on Digital Image Encryption Technology
Zhao Feng-yi
（Wuhan Media and Communication College of Huazhong Normal University HubeiWuhan 430205）
【 Abstract 】 With the development of science and technology， especially computer network technology， digital image information is increasingly becoming an important form of information transmission， many businesses and personal information should be stored in the form of digital images. Therefore， the digital image to protect the confidentiality of information technology has become a top priority， is one of the hot topics discussed current international research. This paper describes the current development of a comprehensive digital image encryption technology， in-depth analysis of the relevant data encryption technology used in digital image processing approaches，principles， system operating characteristics， etc.， and a careful analysis of its comparative advantages and disadvantages， which predict its direction.
【 Keywords 】 digital image； encryption technology； science； information security
1 引言
数字图像是网络上经常出现的信息形式之一，小到人们在社会生活中的琐碎信息，达到国家机密之类的高级信息，都离不开数字图像的承载支持，由于涉及到身份信息、患者病例等个人隐私，甚至国家高级机密，因此，网络数据的加密是十分必要的，数字图像的加密保护成为了信息保护的重要构成部分。
本文在了解数字图像技术原理的基础上就数字图像加密技术的应用进行具体的实证分析。
2 数字图像技术的原理
在二维平面空间中，用横坐标与纵坐标两个数据，即可定位一个点，对于每一个这样的点，都与其相应的 k=q（x，y）二次函数对应。
而q（x，y）则代表这一个点的灰度值，主要用来表示这一个点在二维空间中的亮度大小。
由于每一个点组成的图像呈现出来的亮度是有限的，因此点的灰度值q（x，y）也是有限的。
在数字化时代中，图像被数字代替后，这些点q （x，y）就会相当于一个矩阵，矩阵元素所在的位置就要用行与列中的数值来确定，该数值也就代表着各个元素的灰度值。
一般来说灰度值共有256个级别，分别用阿拉伯数字0-255来表示。
要研究数字图像技术的原理，必须要了解数字图像的特点：
第一，数字图像的存储量十分庞大，如果采用一般的处理技术将会花费很长的时间，并且占用很大的内存；
第二，数字图像要求占用很宽的频带，对压缩技术的要求也很高；
第三，数字图像中每一组数据互相影响的程度很深，具备很大的信息冗余度；
最后，数字图像是允许一定程度的失真存在。
3 数字图像加密技术的类别划分
3.1 现代密码体制基础上的图像加密
提到为一维数字信息加密，现代密码体制当然名列前茅，这种技术对一维数字信息的处理堪称完美，由于数字图像信息与一维二进制的数字信息之间的转换关系，在某种意义上来说，数字图像的加密也离不开现代密码体制的支持。
现代密码体制可分为公钥密码体制和私钥密码体制。
这两种体制的使用区别主要表现在速度上，比如说，公钥由于速度较慢，主要用于日常的短信息加密处理，而私钥因速度飞快，一般用于比较重要的军事信息或者重要商业信息的加密处理上。
3.2 其余相关的加密技术。
由于数字图像自身发展的某些特点，近年来也出现了一些相关的图像加密技术，这一批技术按照不同的方面可以分成不同的类别。
例如，按照加密时数据压缩情况、加密的手段、加密的对象等。
这些技术在分类算法的使用上实际是相互交叉的，大致分为几种技术。
（1）带有像素置换的数字图像加密技术。
这种技术虽然简单至极，但同时安全性能很低，Arnold变换和按幻方变换图像的变换技术是常见的像素置换方式，Arnold变换能够推测出
变换发生的位移、拉伸等内容，在这一过程中将会把矩阵中的元素重新排列位置。
但由于其特性，这种算法在加密起初的时候会造成信息混乱的状况，因此不应作为一个单独的密码系统。
（2）伪随机序列基础上的加密技术。
这种技术简单快速，但安全性能不是很高。
主要是针对二值图像实施的，其运行原理大概是现将在图像数值范围内的各个元素连接成一些伪随机点，将连线中所穿过的数值反白，使黑白互换。
这种技术的主要应用对象虽说是二值图像，但是将灰度图像进行位平面分解之后同样可以得到应用，产生随机列的种子为密钥。
（3）使用SCAN语言的加密技术。
SCAN语言加密技术在二维空间加密访问中的应用是十分广泛的，在这种技术的支持下，可以产生许多空间填充曲线和扫描路径，最终实现二维数据和一维数据之间的转换。
在这一技术的设计中，不同的扫描字代表不同的扫描顺序。
但由于解密时还要将数据重新排列，因此这种技术的缺点是效率不高。
（4）以密钥图像为基础的加密技术。
这种技术将数字图像当成二维信号，并且由其两个特性幅值和相位信息来决定。
这种技术大概就是以大小相同的相位谱来进行加密设置，由于密钥图像的随机性，这种技术使用过程中能够保证一次一加密，安全性能十分强。
（5）综合四叉树编码与SCAN语言的加密技术。
这种技术综合运用了四叉树编码和SCAN语言加密技术的优势，四叉树编码负责对数据的处理压缩，SCAN语言负责最终的加密工作。
这种综合技术的应用对象也主要是二值图像，但是灰度图像只要发生位平面分解，同样可以使用该综合技术进行加密。
（6）图像矢量量化压缩编码和商业密码基础上的加密技术。
在这种技术的支持下，会先将数据进行有损压缩进行编码，并建立码书。
对码书进行加密传输的过程都是按商业信息加密方式来做的。
因此，这种技术支持下的信息安全性能得到了大大的提升，受到了很高的重视。
3.3 混沌系统基础上的加密技术。
混沌系统之所以适合作为密码加密系统是因为有几大特点。
第一，普遍性。
在一定的范围内，可以随便靠近混沌轨道上的点，这使得预测明文变得很困难。
第二，混合性。
混沌系统轨道的不规则使得其输出与噪声类似。
第三，指数发散性。
平面上两个接近的点都会因为迭代的原因而随意发散。
展望数字图像加密技术的未来，由当前数字图像加密技术的发展现状来看，其未来的发展趋势主要可以总结为五句话：建立数字图像加密技术的完善模型和理论基础；研发与现行的压缩算法相适合的加密技术；加大对加密安全性能的考虑；加大对加密技术实用性的探索；寻找新的研究理论和实践工具。
综上所述，数字图像加密技术是现代网络信息传输中必备的信息保护技术，由以上分析我们可以得知，传输的数据量必须减少，要减少数据量就必须对数据进行提前的处理，而这又一
定会降低效率。
二者的矛盾短时内是不可调和的。
因此在实际应用中，必须根据情况选择偏重的一方面，实施具体加密工作。
4 结束语
数字图像加密技术作为一种刚刚发展起来的新型技术，仍然需要人们的不断探索与创新，仍然需要人们的深入研究。
我们相信，在不远的将来，数字图像加密技术将会在更多的领域发挥出更加重要的作用。
参考文献
[1] 李辉辉.新混沌系统及其序列加密[D].燕山大学2010.
[2] 贺楚雄.基于灰度级出现频数的数字图像置乱程度衡量方法的研究[D].湖南大学2009.
[3] 赵亮.数字混沌图像加密算法的分析与设计[D].重庆大学2009.
作者简介：
赵凤怡（1982-），女，天津人，硕士研究生，主要研究方向和关注领域：数据库、计算机图形。
