数字图像压缩与加密技术的研究与实现

论文摘要

随着网络技术和多媒体技术的迅速发展，图像数据的安全有效传输越来越受到人们关注，数字图像压缩和加密技术应运而生。本文主要对基于小波变换的图像压缩编码算法和以混沌理论为基础的图像加密算法进行了详细研究。具体来说包括以下几个方面：1.详细研究了基于小波方向树的嵌入式图像压缩编码算法，包括经典的嵌入式零树小波编码(Embeded Zerotree Wavelets, EZW)和基于多级树集合分裂排序(Set Partitioning in Hierarchical Trees, SPIHT)编码。为了提高图像的压缩效率，本文将EZW编码和自适应算术编码相结合，实现了一个图像压缩软件系统。另外，针对SPIHT算法的缺陷，提出了一种改进算法，仿真结果表明，改进后的算法降低了内存消耗和实现复杂度。2.提出了一种基于混沌系统的图像加密算法。该算法运用一类标准混沌映射对图像像素点的空间位置进行置乱,并利用Logistic混沌映射构造异或矩阵来改变图像像素点的灰度值。实验结果表明，该算法加解密效果良好。3.利用Logistic映射产生混沌序列，与压缩后的图像码流进行按位异或来加密压缩后的图像数据，并基于这种方法实现了一个数字图像内容保护系统，系统运行结果表明，该方法具有良好的图像加密效果，能保证图像的安全传输。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 图像压缩编码概述
• 1.2.1 图像压缩编码的发展与现状
• 1.2.2 图像压缩编码的模型
• 1.2.3 图像压缩编码的分类
• 1.2.4 图像压缩编码的技术评价
• 1.3 图像加密技术概述
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 小波分析及其在图像压缩中的应用
• 2.1 小波分析基础理论
• 2.1.1 傅里叶变换到小波分析
• 2.1.2 多分辨率分析
• 2.1.3 Mallat 算法
• 2.2 小波分析图像在图像压缩编码中的应用
• 2.2.1 图像小波变换的特点
• 2.2.2 小波分析应用于图像压缩的原理
• 2.2.3 几种简单的小波压缩方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于小波方向树的静止图像压缩编码
• 3.1 小波方向树
• 3.2 嵌入式零树小波算法（EZW）
• 3.2.1 嵌入式编码和零树的概念
• 3.2.2 算法思想
• 3.2.3 EZW 算法仿真
• 3.2.4 算术编码
• 3.2.5 软件实现
• 3.3 分层树的集划分（SPIHT）算法
• 3.3.1 SPIHT 算法中所使用的概念
• 3.3.2 算法流程
• 3.3.3 EZW 算法和 SPIHT 算法仿真结果对比
• 3.4 改进的 SPIHT 算法
• 3.4.1 SPIHT 算法存在的问题
• 3.4.2 对 SPIHT 算法的改进
• 3.4.3 改进 SPIHT 算法步骤
• 3.4.4 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于混沌系统的数字图像加密算法
• 4.1 混沌理论
• 4.1.1 混沌概念
• 4.1.2 混沌的主要特点
• 4.2 算法思想
• 4.2.1 置换设计
• 4.2.2 灰度替代
• 4.3 算法流程
• 4.4 仿真实验及算法分析
• 4.4.1 仿真实验
• 4.4.2 算法分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 数字图像内容保护系统
• 5.1 随机序列生成
• 5.2 数字图像内容保护系统
• 5.3 系统实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间研究成果