Yangtze University College of Arts and Science 畢業設計開題報告 題 目 名 稱 數字圖像置亂方法的研究 學 部 理工學部 專 業 班 級 通信 5071 學 生 姓 名 陳煒 指 導 教 師 王圓妹 輔 導 教 師 王圓妹 開題報告日期 數字圖像置亂方法的研究 學 生： 陳煒 ， 長江大學文理學院 指導教師：王圓妹，長江大學電子信息學院 一、題目來源 本系統來源于其他 二、研究目的和意義 隨著網絡技術的快速發展 ,電子商 務和電子政務已經開始普及 ,大量的文件將以數字圖像形式在網上傳播。因此使得信息的安全性和有效性成為人們關注的焦點。圖像信息在網絡存儲和傳輸過程中 ,很容易被非法截取 ,進而導致比較嚴重的后果和造成很大的損失 , 如何保證圖像信息的安全傳輸成為一個重要的研究課題 . 通過在理論上分析遍歷矩陣和置換群的同構關系，定義了遍歷矩陣對應的置換運算和符號體系，再統一的框架下表達各 種圖像置亂變換。隨后，我們分析純位置移動算法的弱點并作了改進，給出了一種新的自適應圖像置亂加密算法，經過本算法加密的圖像可以有效地防止已知明文的攻擊，并 具有很好的完整性保護功能，亦可用于圖像驗證。最后，我們分析了新算法的速度和安全性，并對其置亂效果進行了對比和評價，并驗證了其在完整性保護方面的功能。 論文的另一部分工作是對圖像變換的動力系統性狀分析。我們考察了圖像置亂過程中的熵的變化，定義了圖像置亂后的全息度概念，并將其運用于圖像的全息化存儲和傳輸。 結合小波提升和人眼視覺系統(HVS)特點 ,通過對原始圖像置亂預處理 ,改變其小波域能量分布 ,然后將水印數據以均值量化的方式嵌入到其低頻子帶。該方法同時兼顧了水印不可感知性和魯棒性的需求 ,并有較大的數據容量。 這方面 研究有些尚在理論階段，但大部分理論已經得到了有效驗證。其中相當一部分內容蘊涵了原始性的創新思想 。 伴隨 Internet 和現代通信技術的日益提高 ,數字多媒體信息得到更加廣泛的傳播。為了防止受版權保護的多媒體內容被非法獲取、處理、和傳播 ,針對版權保護的多媒體信息保護機制正成為全世界需要亟待解決的熱點問題。數字圖像置亂加密技術依據空間域主要分為基于位置空間、顏色 .。 用正常的多媒體文件 (如圖像、視頻、音頻等 )作為掩護 ,隱藏秘密文件進行信息的傳遞成為一個重要的發展方向。相對于版權保護的水印技術 ,它是一個要求盲提取、 大容量和良好不可感知性的信息隱藏技術。 信息隱藏是集多學科理論與技術于一身的新興技術領域，它利用人類感覺器官對數字信號的感覺冗余，將一個消息（稱為待隱消息或秘密消息）隱藏在另一個消息（稱為遮掩消息或載體）中，而由于在隱藏后外部表現的只是遮掩消息的外部特征，故并不改變 。 不過，隨著時代的前進，社會的進步，科技的發展，新的需要、新的發展機會將不斷產生；通信中新的問題、新的方式將不斷涌現。以信息隱藏技術為基礎的隱蔽通信技術正是最新涌現出的一朵絢麗奇葩。 加密通信僅能隱蔽通信的內容，讓別人不能理解。而基于信息隱藏的隱 蔽通信，不僅能隱蔽通信的內容，而且能隱蔽通信的發送者、接收者，甚至秘密通信的存在。這在保密通信，特別是軍事通信中是非常需要的。既隱蔽通信的內容，又隱蔽通信的存在，正是本論文研究的初衷和目的。 三、閱讀的主要參考文獻及資料名稱 1.杜高平，蔡翔云。 Hash 置亂數字水印算法，云南大學學報（自然科學版）， 2009，31（ S1）； 234-236。 2.朱桂斌，曹長修，胡中豫，何世彪，柏森。基于放射變換的數字圖像置亂加密算法。計算機輔助設計與圖形學學報，第 15 卷 第 6 期 2003 年 6 月 。 3.丁瑋，閆偉齊，奇東旭。基 于 Arnold 變換的數字圖像置亂技術，計算機輔助設計與圖形學學報，第 13 卷第 4 期。 4.張行才，張長江，賈泂。基于混沌和置亂雙重加密的數字圖像水印算法，光電工程 第 36 卷 第 8 期 2009 年 8 月。 5趙學峰 （蘭州 730070）。基于混沌映射的數字圖像置亂方法，微電子學與計算機報 2003 年第 8 期 。 6.李春霞，楊樹國。圖像混沌置亂及加密方法，青島科技大學學報（自然科學版）第 30 卷第 1 期。 7車生兵，車祖國。一種脆弱的圖像自適應置亂算法，計算機工程 第 35 卷 第 5期。 8劉兵 ，王珂，周勇。一種新的數字圖像置亂方法，中國礦業大學 計算機學院，江蘇 徐州 221116.計算機工程與應用 2010， 46（ 6） 。 9姜婷，何鯤。基于小波變換和置亂技術的自適應二值水印新算法。安徽大學學報（自然科學版） 2009 年 7 月第 33 卷第 4 期 。 四、國內外現狀和發展趨勢與主攻方向 當今信息產業是以信息與計算機技術結合為特征，因此也稱為數字信息產業。近10 年間，信息產業已成為高科技產業中增值最快、產品附加值最高、發展速度最快、拓展領域最寬的朝陽產業。信息產業按信息傳輸和獲取的方式可劃分為 聲音、文 字技術信息產業、圖像技術信息產業兩大部分。前者在前 10 多年間得到了跳躍式的發展，在國外鑄就了摩托羅拉、美國在線等產業巨人，在國內造就了一批像北大方正、深圳華為等科技新秀。后者則時至今日仍未形成系統化、大規模的產業群。 關于數字圖像技術現狀及趨勢、產業化現狀及趨勢，目前國內企業界研究尚少。數字圖像技術的發展歷程 。 數字圖像是指可以用數碼方式記錄、處理、傳送和輸出的圖像。發展歷程： 20 年代：提出了數字圖像的概念。 60 年代：第三代計算機的研制成功，以及FFT 算法的發現和應用使得對圖像的某些處理得以實現，人們 從而開始利用計算機對圖像進行加工和利 。 70 年代：圖像技術有了長足的進展。 80 年代：計算機、傳感 器、微電子技術推動數字圖像技術飛速發展。人們不僅能夠處理二維圖像，還能處理三維圖像。 90 年代：數字圖像技術已涉及人類生活和社會發展的各個方面。 數字圖像可以直接輸入到計算機，利用計算機強大的運算能力，人們可以隨心所欲地對數字圖像進行各種復雜的運算。比如說給數字照片上的某個人換上不同的發型，改變其面部表情，換上自己喜歡的拍攝背景等。在電影業，許多美國大片的特技鏡頭是由計算機工程師通過電腦合成的。 通過計算機網絡， 實現圖像信息資源共享 。 當今世界是一個以計算機和網絡技術為代表的信息世界，而圖像信息占據了各種信息量的 80%左右，數字圖像技術已成為多媒體技術的核心。利用數字圖像技術，人們可以在電腦上收看網上新聞直播、網絡電影，瀏覽各種商品。人們也可以用互聯網把自己喜愛的照片或數碼錄像發給任何一個人。新聞記者可以在事發現場將數碼相片在第一時間內發送到世界各地。利用數字圖像信息可以實現實時控制如軍事上的精密跟蹤制導，工業上機器人的應用，醫學上顯微手術的實現均得益于數字圖像技術的發展。 五、主要研究內容，需重點研究的關鍵 問題及解決思路 5.1 主要研究內容 1、掌握 BMP圖象的基本的讀寫操作 。 2、 圖像加密，隱藏，安全性處理 3、編 程實現數字圖像置亂 的 經典算法。 4、提出改進的 圖像置亂的 算法 并編程實現 （基于 DCT 域的 圖像置亂的 算法或基于離散小波 變換 域 圖像置亂 等算法），并與 經典 的算法進行優缺點的比較。 5、調試程序 5.2 需要重點研究的關鍵問題 圖像隱蔽 圖像加密 改進的 圖像置亂的 算法 編程實現 5.3 解決思路 掌握 BMP 圖像的基本的讀寫操作了解置亂技術的理論基礎和基本算法圖像隱藏圖像加密 編程實現改進圖像置亂算法編程調試 六完成畢業設計所必須具備的工作條件及解決的辦法 本 課題組對試驗的設計進行了多次系統的研究，已經積累了一定的理論基礎和設計經驗，具備一定的科研能力。但是由于受到知識面狹窄，設計能力不夠等不利因素的影響 ,對該課題的知識和研究能力還需要一段時間的學習。通過閱讀大量的文獻書籍和電子資料 ,必須充分發揮主觀能動性，有效地利用這些資源，查閱與本課題相關的內容 ,在指導老師的指導下認真完成實驗工作 ,經常與同學交流，互相學習 ,多思考，勤動手，善于創新。相信通過自己的努力，一定能達到預期 的研究目標。 操作系統為 Window XP Matlab軟件系統 七、工作的主要階段 ,進度與時間安排 第一階段 2010年 11月 15日前 下達學生論文寫作任務書 第二階段 2010年 12月 7日 撰寫開題報告并交指導老師修改 第