基于壓縮編碼的JPEG2000數(shù)字圖像加密算法研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起與應用,越來越多的多媒體數(shù)據(jù)在無線多媒體傳感器網(wǎng)絡中傳輸。由于傳感器節(jié)點通常部署在公共環(huán)境中,容易受到竊聽與篡改,其安全性受到嚴重威脅。WMSN具有能量敏感性,要求實時傳輸并且要滿足Qos要求,傳統(tǒng)的加密算法無法適用于該網(wǎng)絡中的應用與服務。為了提高處理效率,需要把加密與壓縮結(jié)合起來。JPEG2000是當前性能突出的壓縮標準,在低比特率傳輸條件下仍然具有較高的壓縮率,因此,該壓縮算法在WMSN中具有廣闊的應用前景。

2、　　基于壓縮編碼的加密方式將加密嵌入壓縮過程,不僅能減少計算負載,還能夠保持良好的壓縮性能。選擇加密,是針多媒體信息特點的一種“量身定做”的加密方案。它的基本思想是:通過選擇性地加密一些被定義為“重要”的數(shù)據(jù)來減少加密數(shù)據(jù)量。由于只有部分數(shù)據(jù)被加密,相應的時間開銷將顯著減少。因此,本文的工作重點是:結(jié)合 JPEG2000的編碼過程設計加密算法,盡可能地在提高加密效率的同時保持格式兼容性并適應WMSN中的實時傳輸。
　　首先,本文介

3、紹了密碼學、數(shù)字圖像加密的基礎知識和相關理論并深入研究JPEG2000壓縮算法。通過分析比較現(xiàn)有的各種加密算法的優(yōu)缺點得出了本文的工作重點:設計與JPEG2000編碼過程相結(jié)合的圖像加密算法。
　　其次,在介紹算術編碼的基礎上重點分析了基于區(qū)間交換加密算法的安全性,然后提出了一種針對這種加密的攻擊方法。安全性分析表明:基于區(qū)間交換的算術編碼存在安全性問題,在結(jié)合JPEG2000的MQ編碼器設計加密算法時應當考慮從加密編碼參數(shù)或者改

4、變區(qū)間計算的角度設計加密方案。
　　最后,本文在安全性分析的基礎上結(jié)合 MQ編碼過程提出了一種選擇加密方案SMQ:通過安全地改變MQ編碼器的概率估計表將加密操作嵌入到JEPG2000的編碼過程中。與其他的選擇加密方案不同,該算法所加密的數(shù)據(jù)是固定的,不論圖像有多大,僅僅只有概率估計表中的47個Qe值被加密。因此,該算法特別適用于加密WMSN中的JEPG2000圖像,尤其是在處理大數(shù)據(jù)圖像時具有明顯優(yōu)勢。理論分析和實驗結(jié)果表明該算法