圖像保密通信技術(shù)之a(chǎn)rnold變換

1、圖像保密通信技術(shù)之圖像保密通信技術(shù)之ArnoldArnold變換變換一、作業(yè)目的一、作業(yè)目的1利用Matlab實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像Arnold變換的置亂及恢復(fù)。2深入學(xué)習(xí)通訊保密技術(shù)，進(jìn)一步了解圖像保密通訊技術(shù)。3向大家展示實(shí)現(xiàn)圖像保密技術(shù)的方法和技術(shù)。二、作業(yè)介紹二、作業(yè)介紹近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬和速度的極大提高，多媒體數(shù)據(jù)特別是數(shù)字圖像的流傳和使用越來越廣。而人們對(duì)安全性和隱私的也愈發(fā)關(guān)注，圖像加解密技術(shù)得到了極快地發(fā)展。在機(jī)要、軍事、政府、

2、金融和私人通信中，數(shù)字圖像所占的比例越來越大，它所承載的信息的安全成為當(dāng)前人們關(guān)心的焦點(diǎn)。如何確?；诰W(wǎng)絡(luò)的圖像視頻信息的安全，是當(dāng)前信息處理技術(shù)領(lǐng)域的亟待解決的難點(diǎn)和研究熱點(diǎn)之。本次作業(yè)主要研究Matlab實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像Arnold變換的置亂及恢復(fù)。置亂技術(shù)是一種圖像加密技術(shù)，它利用數(shù)字圖像具有的數(shù)字陣列的特點(diǎn)，攪亂圖像中像素的位置或顏色使之變成一幅雜亂無章的圖像，從而達(dá)到無法辨認(rèn)出原圖像的目的，可用于數(shù)字圖像水印的預(yù)處理和后處理過程。

3、置亂過程不僅可以在數(shù)字圖像的空間域上進(jìn)行，還可以在其頻率域上進(jìn)行。常見置亂方法有Arnold變換、幻方變換、Hilbert曲線、Conway游戲、廣義Gray碼變換、仿射變換、正交拉丁方變換等。1置亂技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)置亂技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：置亂技術(shù)具有以下特點(diǎn)：置亂技術(shù)一般來說具有周期性；置亂變換之后的圖像大小不發(fā)生改變，直方圖不變，只是打亂圖像各像素的次序；置亂技術(shù)是可逆變換，水印在提取后需要進(jìn)行置亂變換的逆變換。對(duì)水印進(jìn)行置亂處理的優(yōu)

4、點(diǎn)：1）采用置亂技術(shù)的合法使用者可以自由控制算法的選擇、參數(shù)的選擇以及使用隨機(jī)數(shù)技術(shù)，從而使非法使用者難以破譯圖像內(nèi)容，即可以提高水印信息的安全性。2）置亂技術(shù)可以分散錯(cuò)誤比特的分布提高數(shù)字水印的視覺效果從而增強(qiáng)其魯棒性。2ArnoldArnold變換及其變換及其MatlabMatlab實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)Arnold變換是Arnold在遍歷理論研究中提出的一種變換，俗稱貓臉變換，即“catmapping”。根據(jù)所選擇不同的相位空間可分為二維、三維

5、、四維直至N維的Arnold變換。本文針對(duì)的研究對(duì)象因?yàn)槭嵌S圖像故采用的是二維Arnold變換。其定義為：其中，（xy）是原圖像的像素點(diǎn)，（x’y’）是變換后新圖像的像素點(diǎn)，n是圖像階數(shù)，即圖像的尺寸大小，一般多為正方形圖像。由于Arnold變換具有周期性，因此可利用其周期性Period來對(duì)圖像進(jìn)行反變換，即在水印嵌入過程中可將水印置亂次數(shù)作為密鑰key，再進(jìn)行水印嵌入，當(dāng)水印提取出來時(shí)，再將其繼續(xù)置亂(Period—key)次即可使

6、其恢復(fù)至原圖。這就是利用Arnold的正變換來進(jìn)行的置亂恢復(fù)方案。由于這種方案用到了Arnold周期性，如果置亂次數(shù)key較小而周期較大時(shí)，就比較浪費(fèi)時(shí)間。這里，我們對(duì)二維Arnold的反變換進(jìn)行了Matlab實(shí)現(xiàn)在恢復(fù)時(shí)只需根據(jù)密??11mod12xxNyy???????????????????M2_t(mod(ij2K)1mod(i2j3K)1)=cendendendendifmod(key2)==0M=M1_telseM=M2_t

7、endimwrite(double(M)255strcat(Arnold_num2str(key)_Image)bmp)imshow(M)然后保存為Arnold.m并運(yùn)行，然后隨便找一個(gè)圖片，放在D:MATLAB7wk文件夾里，而后在Matlab窗口的CommWindow里按照格式Arnold(Imagekey)輸入Arnold(001.bmp1)回車，這是1次Arnold變換，可以改變key的值來改變變換次數(shù)，如如下圖：原圖原圖：1次