一类图像加密和版权保护的研究与实现

论文摘要

数字图像的广泛应用致使其安全问题越来越突出;作为保护数字图像的有效手段,图像加密算法和数字水印算法受到广泛关注。数字图像的安全问题包括图像加密、数字指纹、图像认证和版权保护等多个方面,本文主要研究图像加密和版权保护,涉及常规数据加密、混沌加密和稳健数字水印等算法。在某些情况下,为了监督合法接收者是否合法使用图像,可将已嵌入数字水印的图像进行加密保护,但当前见诸文献的研究通常是将图像加密和数字水印算法分开进行或在数字水印算法中引入了图像加密却只是简单地将载体图像和水印图像进行置乱,安全性不高,难以完全解决上述问题。针对这些问题,本文主要进行了以下几个方面的工作:(1)分析了高级数据加密标准(AES)和混沌加密单独应用在数字图像加密上所具有的优缺点,提出了一种图像加密算法——RRAES_ICat,该算法结合了低轮AES和混沌加密。实验表明,RRAES_ICat不仅具有良好的加密效果和时效性,而且能够抵抗裁剪攻击,具有较强的实用性。(2)提出了一种数字水印算法——基于LDPC码和置乱技术的数字水印算法,它结合了图像置乱技术和LDPC码纠错技术。实验表明,该算法提高了水印的稳健性,能够较好地抵抗高斯噪声、椒盐噪声和JPEG压缩等攻击。(3)将基于LDPC码和置乱技术的数字水印算法结合到RRAES_ICat中,得到了一种保密数字图像的版权保护策略。研究表明,该策略不仅保留了这两种算法的优点且具有一定的实用价值。(4)在保密数字图像的版权保护策略基础上设计了一种基于插件程序的覆盖多播水印协议(POMWP),该协议是位置无关的并且只需要传输单倍的数据量,不受具体的协议平台限制,可应用于任何覆盖多播平台。该协议能够有效地保护多播图像。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引论
• 第二章 一类图像加密算法的研究与实现
• 2.1 理论引入
• 2.1.1 AES算法
• 2.1.2 混沌加密
• 2.2 算法的实验分析
• 2.2.1 对AES算法的实验分析
• 2.2.2 对混沌映射算法的实验分析
• 2.2.3 算法的结合
• ICat的实验分析'>2.2.4 对RRAES_ICat的实验分析
• 2.3 安全性分析
• 2.3.1 低轮AES安全性分析
• 2.3.2 混沌加密安全性分析
• ICat算法安全性分析'>2.3.3 RRAES_ICat算法安全性分析
• 2.4 本章总结
• 第三章 保密数字图像的版权保护策略研究
• 3.1 基于LDPC码和置乱技术的数字水印算法
• 3.1.1 相关理论
• 3.1.2 数字水印算法以及结构框图
• 3.1.3 实验过程及分析
• 3.1.4 总结
• 3.2 图像加密算法和数字水印算法的结合
• 3.2.1 保密数字图像的版权保护策略结合方法和算法框图
• 3.2.2 算法实验分析
• 3.2.3 总结
• 第四章 基于插件程序的覆盖多播水印协议（POMWP）研究与仿真实现
• 4.1 POMWP框架描述
• 4.1.1 符号说明
• 4.1.2 会话准备阶段
• 4.1.3 数据发送和接收以及密钥更新阶段
• 4.2 POMWP仿真与实验
• 4.3 POMWP中若干问题的讨论
• 4.3.1 死锁与饿死
• 4.3.2 密钥列表和密钥更新定时器设置问题
• 4.4 总结
• 结束语
• 附录Ⅰ 第二章用于比较实验的原始AES源程序
• 附录Ⅱ 第二章用于比较实验的基于Logistic映射的混沌算法
• 附录Ⅲ 第二章比较实验原始Cat算法
• 附录Ⅳ 第二章改进的Cat算法
• ICat算法源程序'>附录Ⅴ RRAES_ICat算法源程序
• 附录Ⅵ 第三章基于LDPC码和置乱技术的数字水印算法程序
• 附录Ⅶ POMWP部分仿真源代码
• 附录Ⅷ 演示实验平台搭建和C语言可视化编程
• 参考文献
• 致谢