基于离散分数余弦变换的图像加密技术

论文摘要

随着Internet和多媒体技术的日益发展和成熟,人们通过网络来传输信息变得越来越方便快捷。图像作为一个冗余度高的载体,包含着丰富的信息,从而被广泛应用于网络上。然而一些涉及个人隐私、经济利益和国家安全等方面的图像并不想被非法用户获取,因此,如何保障图像的安全传输是一个迫在眉睫的问题。图像加密技术即是一个很好的解决方法,一幅图像利用密钥来进行某些加密变换之后,未经授权的用户无法从加密图像中获取到原始信息,惟有合法的解密方根据事先约定好的密钥可以成功地进行解密。另外,网络传输对实时性也有一定的要求,图像在传输的过程中不能有过多的延迟。综上所述,一个好的图像加密方法不仅要加密效果好,而且要在传输过程中尽可能地减少延迟。本文提出了一种基于离散分数余弦变换的图像加密方法。利用随机产生的行向量和列向量的各分量作为密钥依次对原始图像相应的行和列进行离散分数余弦变换,仿真结果表明经过该方法加密后的图像具有很好的加密效果。利用离散分数余弦变换的周期性和密钥,可以成功地解密出原始图像。在仿真实验中,对信噪比、均方误差、抗干扰性、密钥的敏感性和密钥空间大小等都做了详细的验证。另外,还结合Logistic混沌序列进一步验证该加密方法的可扩展性和可靠性。仿真结果表明,本文提出的基于离散分数余弦变换的图像加密技术是有效和可靠的,并且由于该算法采用的离散余弦变换对于实数图像是“保实的”,因此有益于满足传输过程中的实时性要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景及意义
• 1.3 论文的主要工作及内容安排
• 第2章 数字图像加密技术
• 2.1 数字图像特点
• 2.2 基于矩阵变换/像素置乱的加密技术
• 2.2.1 Arnold变换
• 2.2.2 按幻方做图像像素置乱变换
• 2.3 基于秘密分割与秘密共享的图像加密技术
• 2.4 基于现代密码体制的图像加密技术
• 2.5 基于混沌的图像加密技术
• 2.6 基于压缩编码的图像加密技术
• 2.7 基于变换域的图像加密技术
• 2.8 图像加密技术发展趋势
• 2.9 小结
• 第3章 离散分数余弦变换理论
• 3.1 离散余弦变换
• 3.2 分数傅里叶变换
• 3.2.1 分数傅里叶变换的定义
• 3.2.2 分数傅里叶变换的应用
• 3.2.3 离散分数傅里叶变换
• 3.3 离散分数余弦变换
• 3.4 小结
• 第4章 基于离散分数余弦变换的图像加密
• 4.1 基于离散分数余弦变换的图像加密
• 4.1.1 加密仿真结果
• 4.1.2 峰值信噪比
• 4.1.3 抗干扰性（传输信道噪声）
• 4.1.4 密钥敏感性测试
• 4.1.5 密钥空间
• 4.2 基于离散余弦变换和Logistic混沌序列的图像加密
• 4.2.1 Logistic混沌序列
• 4.2.2 加密仿真结果
• 4.2.3 均方误差
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果