图像加密技术综述
图像与数据保护的实用技术
图像与数据保护的实用技术在当今数字化时代，数据安全和隐私保护成为了人们越来越关注的问题。
随着移动设备的普及和社交媒体的流行，我们每天都会产生大量的照片和图像数据，这些数据中可能包含着我们的个人隐私和重要信息。
那么，在保护图像和数据安全方面，有哪些实用技术可以帮助我们呢？1.图像加密技术图像加密技术是一种将图像数据进行加密处理的方法，从而实现数据保密性的技术手段。
加密后的图像只能通过解密密钥才能恢复原始图像，有效保护了图像中的内容。
常见的图像加密技术有对称加密和非对称加密。
对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，速度快但密钥传输安全性较低。
非对称加密使用不同的密钥进行加密和解密，保证了密钥的安全性，但速度较慢。
根据实际需求选择合适的加密技术可以确保图像数据的安全。
2.数字水印技术数字水印技术是一种将信息隐藏在图像中的方法，以证明图像的真实性和完整性。
水印一般是不可见的，但可以通过特定的解码算法提取出来。
数字水印可以用于防止图像盗用、保护版权、追踪图像来源等。
常用的数字水印技术包括空域水印和频域水印。
空域水印是通过修改图像像素值来隐藏信息，而频域水印则是将信息嵌入到图像的频域中。
通过数字水印技术，我们可以在保护图像的保留图像的可视特征。
3.图像隐私保护技术图像隐私保护技术旨在保护图像中的隐私信息，如人脸、车牌等。
常见的图像隐私保护技术包括模糊化、匿名化和遮挡化等。
模糊化技术可以通过调整图像的清晰度和焦距等参数来模糊图像中的敏感信息。
匿名化技术则是利用特定的算法将敏感信息替换成虚拟的匿名标识，保护个人隐私。
遮挡化技术是通过添加马赛克或其他图像遮挡物来遮挡图像中的敏感区域。
这些技术的应用可以有效保护个人隐私，防止隐私泄露。
4.数据备份和恢复技术数据备份和恢复技术是保护数据安全的重要手段之一。
在数字化时代，我们每天都面临着数据丢失的风险，无论是因为硬件故障、人为操作失误还是恶意攻击。
因此，定期进行数据备份是非常必要的。
图像加密技术综述beta2
图像加密技术综述08级计算机一班08070126 蒋双杰【摘要】随着Internet技术的发展，人们对通信隐私越来越重视。
本文综述了图像加密技术的发展和应用，及其分支学科图像加密检测的应用，对Arnold置换，基于现代密码体制的图像加密和基于混沌序列的图像加密作了讲解。
同时从三个层面阐述了图像加密检测技术，包括攻击检测，隐藏检测和破解检测。
图像隐藏作为信息安全中的重要课题，越来越被世界各国所重视。
【关键词】图像隐藏，数字水印，加密检测Abstract: with the development of Internet technology, people pay more and more attention to communication privacy. This article reviews the image encryption technology development and applications, and its branch subject image encryption detection application. Image hiding information security as an important topic in the world, more and more attention.Key words: image information hiding, digital watermarking, encrypted detection【引言】由于互联网技术的兴起，极大的推动了信息产业的发展。
由于互联网的普及，使人们生活的方方面面与互联网都不能分割开来。
信息的安全保密，小到一个人的个人隐私安全，大到一个企业一个国家的机密信息等都与互联网不能分开。
信息在网络上传送，它可能会被非法复制，恶意篡改从而导致严重的后果。
因而近年来，个人、企业、国家对信息安全都非常重视。
图像加密方案
图像加密方案
1. 引言
图像加密是指将图像进行加密处理，使得未经授权的用户无法理解该图像的内容。
图像加密在信息安全中起着重要的作用，可以保护图像中的敏感信息，防止未经授权的传播和使用。
本文将介绍一种基于对称加密算法的图像加密方案，并详细讨论其实现细节。
2. 图像加密方案概述
本图像加密方案基于对称加密算法，使用相同的密钥对图像进行加密和解密。
主要包括以下步骤：
2.1 密钥生成
在图像加密方案中，首先需要生成一个密钥用于加密和解密操作。
可以使用随
机数生成算法生成一个指定长度的密钥。
2.2 图像加密
在图像加密过程中，首先将原始图像转换为二进制数据。
然后使用对称加密算
法对二进制数据进行加密。
加密后的二进制数据将被转换回图像格式，并保存为加密图像。
2.3 图像解密
图像解密的过程与图像加密相反。
首先将加密图像转换为二进制数据。
然后使
用相同的密钥，对二进制数据进行解密。
解密后的二进制数据将被转换回图像格式，并保存为解密后的图像。
3. 对称加密算法选择
在图像加密方案中，选择适合的对称加密算法是十分重要的。
常见的对称加密
算法包括DES、AES等。
需要根据图像的大小和加密速度要求来选择算法。
4. 图像加密方案实现步骤
4.1 读取原始图像
首先，使用相应的图像处理库，读取原始图像并将其保存为二进制数据。
```python import cv2
读取原始图像image = cv2.imread(。
数字图像加密综述_文昌辞
以，应尽量结合压 缩 编 码 进 行。 ④ 数 据 格 式 不 变。 不 加 密 与 图 像 格 式 密 切 相 关 的 数 据 字 段 ，可 以 尽 量 减 少 明 密 文 对 的 泄 漏 。 另 外 ，在 一 些 应 用 中 需 要 保 持 格 式 兼 容 。
２ 数 字 图 像 加 密 研 究 现 状
目前已有的置乱算 法 大 都 不 改 变 像 素 值，它 们 通 过 对 明 密 文 的 像 素 直 接 进 行 比 对 就 可 能 发 现 置 乱 规 律 ，但 安 全 性 较 低。同时，由于离散数字图像是有限点集，在置乱变换若 干 次 以 后 图 像 终 究 会 回 复 到 初 始 状 态 ，因 此 只 要 知 道 加 密 算 法 ，按 照 密 文 空 间 的 任 意 一 个 状 态 来 进 行 迭 代 ，都 会 在 有 限 步 内 恢 复出明文。 ２．２ 基 于 混 沌 的 加 密
指 出 了 它 们 的 不 足 ，并 探 讨 了 进 一 步 的 研 究 方 向 。
关 键 词 图 像 加 密 ，置 乱 ，混 沌 ，空 间 域 ，变 换 域 中 图 法 分 类 号 ＴＰ３９１ 文 献 标 识 码 Ａ
Ｄｉｇｉｔａｌ混沌系统是非线性的系统，表现出非常复杂的伪随机 性， 符合混淆规则。它对 初 始 条 件 和 控 制 参 数 非 常 敏 感 ，任 何 微 小的初始偏差都会被指数式放大，符合扩散规则。同时，它 又 是确定性的，可由非线性系统的方程、参数和初始条件完全 确 定。因此，初始状态和 少 量 参 数 的 变 化 就 可 以 产 生 满 足 密 码 学基本特征的混沌密码序列，将混沌理论与加密技术相结 合， 可以形成良好的图像加密系统。目前常用于图像加密的混沌 系统有：Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌映射、Ｃｈｅｂｙｃｈｅｖ映 射、分 段 线 形 混 沌 映 射、Ｃｕｂｉｃ映 射、标 准 映 射 、Ｈｅｎｏｎ 映 射［２］、Ｌｏｒｅｎｚ混 沌 映 射 、 蔡氏混沌、Ｒｏｓｓｌｅｒ混沌系统、二 维 Ｓｉｎａｉ映 射、Ｃｈｅｎ’ｓ混 沌 系 统等。
图像加密技术
1引言随着宽带网和多媒体技术的发展，图像数据的获取、传输、处理遍及数字时代的各个角落。
安全问题也日益严重。
很多图像数据需要进行保密传输和存储，例如军用卫星拍摄的图片、新型武器图纸、金融机构建筑图等，还有些图像信息根据法律必须要在网络上加密传输，例如在远程医疗系统中，患者的病历和医学影像等[1]。
由于这些图像数据的特殊性，图像加密技术将它们处理为杂乱无章的类似噪音的图像，使未授权者无法浏览或修改这些信息。
近十年来，用光信息处理技术来进行数据加密和保障数据安全引起了相当的关注。
Pefregier和Javidi最早发表了这个领域的研究论文[2]。
由于光学信息处理系统的高度并行性和超快处理速度[3]，光学安全（optical security）技术对信息安全技术的发展具有重要的理论意义和应用前景。
光学加密技术提供了一个更加复杂的环境，并且和数字电子系统相比，他对于攻击更有抵抗力。
另外，由于傅里叶光学信息处理系统具有读写复振幅的能力，而该复振幅信息由于其相位部分在普通光源下是无法看到的，故不能用仅对光强敏感的探测器，如CCD摄像机、显微镜等，进行读和写。
因此利用光学信息处理对光学图像进行安全加密是一种行之有效的方法。
1995 年， Philippe Refregier 等[4]提出了双随机相位编码方法，这种方法具有较好的安全性和鲁棒性。
从此光学加密技术进入快速发展时期。
研究人员随后提出了基于分数傅里叶变换的加密方法、基于菲涅耳变换的加密方法、基于联合变换相关器的加密系统、利用离轴数字全息的加密系统和利用相移干涉技术的加密系统等大量新的或改进的加密系统，使得光学加密领域的研究异彩纷呈。
虽然目前光学加密技术的发展方兴未艾，但其前景不可估量。
总的来说，与电子手段相比，现有的光学加密系统还存在一些缺点：可实施性、灵活性与稳定性都有待提高。
以下将从基于傅里叶变换的双相位编码图像的加密原理入手，将其推广到分数阶傅里叶域，并介绍几种方法，以及基于分数阶傅里叶变换的其他图像加密方法。
图像加密技术综述
图像加密技术综述随着数字图像技术的快速发展，图像数据的应用越来越广泛，但同时也带来了越来越多的安全问题。
为了保护图像数据的安全性，图像加密技术应运而生。
本文将概述图像加密技术的历史、定义、分类，并深入探讨图像加密技术的研究意义、具体实现方法以及未来发展趋势。
一、图像加密技术概述图像加密技术是一种通过特定的加密算法将图像数据转换为不可读或不可用的形式，以保护图像数据的安全性和机密性的技术。
根据加密原理的不同，图像加密技术可以分为可逆加密和不可逆加密两类。
其中，可逆加密是指通过加密算法将图像数据转换为可逆的加密图像，解密时可以通过相应的解密算法将加密图像恢复成原始图像；不可逆加密是指通过加密算法将图像数据转换为不可逆的形式，解密时无法恢复原始图像。
二、图像加密技术详解1.密码技术密码技术是图像加密技术的核心，包括密码的建立和破解方法两个方面。
其中，密码的建立是指通过特定的算法和密钥生成加密图像的过程；破解方法则是指通过一定的技术手段和工具尝试破解加密图像的过程。
在密码技术中，密钥的管理和安全分发是关键问题，需要采取有效的措施来确保密钥的安全性和机密性。
2.图像处理技术图像处理技术是实现图像加密的必要手段，包括图像的预处理、加密处理、解密处理等。
在预处理阶段，需要对输入的原始图像进行一些必要的处理，如调整图像大小、改变图像格式等，以便于进行后续的加密处理；加密处理则是将预处理后的图像通过特定的加密算法转换为加密图像；解密处理则是将加密图像通过相应的解密算法恢复成原始图像。
3.安全威胁分析在图像加密技术中，安全威胁是不可避免的。
这些威胁可能来自于恶意攻击者、病毒、黑客等。
为了应对这些威胁，需要深入分析可能存在的安全漏洞和攻击手段，并采取有效的措施来提高加密算法的安全性和鲁棒性。
例如，可以采用一些复杂度较高的加密算法来增加破解难度；或者采用多层次加密的方法来增加破解成本和时间。
4.未来发展方向随着技术的不断发展和进步，图像加密技术也在不断发展和演变。
数字图像加密技术的研究
数字图像加密技术的研究近年来，随着数字图像在各个领域的广泛应用，保护图像的安全性和隐私性变得尤为重要。
数字图像加密技术应运而生，成为保护图像隐私的重要手段。
本文将探讨数字图像加密技术的研究现状以及其在保护图像安全性方面的应用。
数字图像加密技术是一种基于密码学原理的技术，通过对图像进行加密转换，使得除了授权者之外的任何人无法理解图像的内容。
在图像加密过程中，首要考虑的是加密算法的安全性和效率。
常见的数字图像加密算法有DES（数据加密标准）、RSA （一种非对称加密算法）以及AES（高级加密标准）等。
这些算法通过对图像像素值的置乱、置换和替换等操作，实现对图像的加密保护。
同时，为了提高加密效率，研究者们还提出了很多优化算法，如基于混沌系统的加密算法和基于人工智能的加密算法等。
数字图像加密技术的研究不仅仅局限于加密算法的设计，也涉及到加密密钥的生成和管理、加密图像传输和解密等方面。
密钥的生成和管理是加密技术的核心问题之一。
目前，常用的密钥生成方法有基于密码学的方法、基于混沌系统的方法和基于生物特征的方法等。
这些方法都旨在生成强大的密钥，保证加密的安全性。
而加密图像的传输和解密则需要保证图像在传输过程中不被篡改，同时能够被授权者正确解密。
为了实现这一目标，研究者们提出了很多解决方案，如基于公钥密码学的数字签名、数字水印技术以及多重加密技术等。
数字图像加密技术的研究不仅在保护个人隐私方面具有重要意义，还在军事、医学、金融等领域有广泛的应用。
例如，在军事领域，加密技术可以用于保护机密图像的传输和存储，防止敌方获取敏感信息。
在医学领域，加密技术可以用于保护医学影像的隐私，防止未经授权的人员获取患者的隐私信息。
在金融领域，加密技术可以用于保护金融交易的安全性，防止黑客攻击和信息泄露。
综上所述，数字图像加密技术的研究对于保护图像的安全性和隐私性具有重要意义。
当前，这一领域的研究主要集中在加密算法的设计和密钥的生成管理等方面。
图像加密与隐写术研究
图像加密与隐写术研究随着数字技术的迅速发展，图像在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
为了保护图像的安全性和保密性，人们开始研究图像加密和隐写术。
本文将探讨图像加密和隐写术的基本概念、研究方法和应用领域。
图像加密是一种将图像数据转换为无法理解的形式，以实现保密通信的技术。
传统的图像加密算法通常包括置乱和扩散两个步骤。
置乱将图像像素重新排列，扩散则通过对图像像素进行复杂的数学运算来隐藏图像的原始信息。
常用的图像加密技术有DES、AES等。
这些技术通过对图像进行多次重复的运算，使得图像的信息几乎无法还原，从而有效地增加了破解的难度。
隐写术是将秘密信息嵌入到覆盖载体中，以实现秘密通信的技术。
与加密不同的是，隐写术致力于隐藏秘密信息的存在，使得攻击者难以发现。
图像隐写术将秘密信息嵌入到图像中，而人眼无法察觉到这些变化。
常用的图像隐写术包括最低有效位法、变换域法等。
最低有效位法是一种简单而常用的方法，它将秘密信息嵌入到图像像素的最低位中，对图像质量的影响较小。
变换域法通过对图像进行变换，如傅立叶变换、小波变换等，将秘密信息嵌入到变换域的系数中，提高了隐写术的嵌入容量和安全性。
图像加密和隐写术的研究主要集中在以下几个方面：首先，研究基于深度学习的图像加密和隐写术。
传统的图像加密和隐写术通常基于数学方法，但这些方法容易受到攻击者的破解。
近年来，深度学习在图像处理领域取得了巨大的成就，因此基于深度学习的图像加密和隐写术成为了研究的热点。
深度学习模型可以学习到更抽象的特征，从而提高加密和隐写术的安全性和性能。
其次，研究图像加密和隐写术在隐私保护方面的应用。
在当今的大数据时代，隐私泄露成为了一个严重的问题。
图像加密和隐写术可以应用于隐私保护，如将人脸数据加密后存储，保护个人隐私。
此外，隐写术还可以用于数字水印的嵌入，以实现版权保护和图像认证。
再次，研究图像加密和隐写术在信息安全方面的融合应用。
现代通信的安全性对于保障国家安全至关重要。
基于MATLAB的图像加密与解密技术研究
基于MATLAB的图像加密与解密技术研究图像加密与解密技术是信息安全领域中的重要研究内容，随着计算机和通信技术的不断发展，保护图像信息的安全性变得尤为重要。
本文将探讨基于MATLAB的图像加密与解密技术研究，包括加密算法、解密算法以及实验结果分析等内容。
一、图像加密技术概述图像加密技术是通过某种算法将原始图像转换为看似随机的形式，以保护图像内容不被未经授权的用户访问。
常见的图像加密算法包括DES、AES等对称加密算法以及RSA、ECC等非对称加密算法。
在MATLAB环境下，可以利用这些算法对图像进行加密处理。
二、基于MATLAB的图像加密算法实现在MATLAB中，可以使用各种加密算法对图像进行加密处理。
其中，DES算法是一种较为经典的对称加密算法，通过设置密钥对图像进行加密。
AES算法则是一种更为高级的对称加密算法，具有更高的安全性。
此外，还可以利用MATLAB实现非对称加密算法RSA对图像进行加密。
三、图像解密技术概述图像解密技术是将经过加密处理的图像恢复为原始图像的过程。
在解密过程中，需要使用相同的密钥或者解密算法来还原原始图像。
解密过程需要确保安全性和正确性，以保证解密后的图像与原始图像一致。
四、基于MATLAB的图像解密算法实现在MATLAB环境下，可以编写相应的解密算法来对经过加密处理的图像进行解密操作。
根据所采用的加密算法不同，解密过程也会有所差异。
通过编写相应的MATLAB代码，可以实现对DES、AES等对称加密算法以及RSA等非对称加密算法进行解密操作。
五、实验结果分析与讨论通过实验验证基于MATLAB的图像加密与解密技术，在不同场景下对不同类型的图像进行了加密和解密处理。
实验结果表明，在合适选择加密算法和参数设置的情况下，可以有效保护图像信息的安全性，并且能够高效地还原原始图像。
结语综上所述，基于MATLAB的图像加密与解密技术研究具有重要意义，可以有效保护图像信息的安全性，防止未经授权访问和篡改。
图像加密技术
基于密码学的图像加密技术综述摘要：Internet技术的发展，人们对通信隐私和信息安全技术越来越重视．综述了图像加密技术的进展状况，对其中的若干图像加密技术，如图像像素置乱技术、基于秘密分割和秘密共享的图像加密技术、基于现代密码学体制的图像加密技术以及基于混沌动力学体制的图像加密技术的原理、特点可算法实现都做了阐述，并对这些图像加密技术做了分析与比较，指出了它们各自的优缺点和应用局限性．并讨论了今后的发展方向．英文摘要：Development of Internet technology, people communicate privacy and information security technology more and more attention. Overview of the progress of image encryption technology, on which the number of image encryption technology, such as image pixel scrambling technology, based on a secret shared secret image segmentation and encryption technology, cryptography system based on modern technology and image encryption system based on chaotic dynamics the principle of image encryption technology, the characteristics can be described algorithm have done, and Liu made these images encryption technology analysis and comparison, pointing out their advantages and disadvantages and application limitations. And discussed the future direction of development.关键词：图像加密，像素置乱，秘密分享，密码学，混沌加密英文关键词：Image encryption, scrambling pixels, secret sharing, cryptography, chaotic encryption引言随着1nlernet技术的飞速发展．为信息的网络传播开辟了道路，很多信息都可以迅速方便地在网发布和传输，但这同时也带来了信息安全的隐患题．具统计，全世界几乎每20秒钟就有一起黑客入侵事件发生．现在，信息安全技术不但关系到个人通信的隐私问题，关系到一个企业的商业机密和企业的生存问题(仅美国每年由于信息安全问题所造成的经济损失就超过1000亿美元)，而且也关系到-个国家的安全问题．因此，信息安全技术正越来越受到全社会的普遍关注．由于图像信息形象、生动，因而被人类广为利用，成为人类表达信息的重要手段之一．现在，图像数据的拥有者可以在Internet上发布和拍卖他所拥有的图像数据，这种方式不但方便快捷，不受地域限制。
数字图像加密技术研究与应用
数字图像加密技术研究与应用一、前言在数字化时代，人们对于信息安全的需求和重视程度越来越高。
图像是信息传递的重要形式之一，因此数字图像的加密技术显得尤为重要。
本文将从理论研究和实际应用方面，介绍数字图像加密技术的研究现状和发展趋势。
二、数字图像加密技术的概述1. 加密技术的定义与分类数字图像加密技术是对传输和存储的数字图像数据进行加密和解密的技术，以保证数据传输和存储的安全。
常见的加密技术包括对称加密和非对称加密。
2. 对称加密技术对称加密技术指加密和解密使用的密钥相同的技术。
这种加密方式的优势是加密和解密速度快，但是相应的安全性较低。
常见的对称加密算法包括DES、AES等。
3. 非对称加密技术非对称加密技术指加密和解密使用不同密钥的技术。
这种加密方式的优势是安全性高，但是加密和解密速度慢。
常见的非对称加密算法包括RSA、DSA等。
4. 数字图像加密技术的应用领域数字图像加密技术在军事、政务、金融、医疗等领域有着广泛应用。
特别是在网络传输中，数字图像加密技术不仅可以保证图像传输的隐私和安全，也可以保证传输的完整性和可靠性。
三、数字图像加密技术的研究现状1. 数字图像加密技术的研究方向数字图像加密技术的研究主要集中在以下方面：（1）加密算法的研究，如对称加密算法、非对称加密算法等。
（2）水印技术的研究，如数字水印、鲁棒水印等。
（3）图像压缩与加密技术的结合研究，如JPEG加密等。
（4）量子加密技术的研究，如基于量子密钥分发协议的图像加密技术等。
2. 数字图像加密技术的难点数字图像加密技术的研究还存在一些难点，如抗攻击能力差、速度慢、不稳定性等问题。
另外，数字图像加密技术还需要考虑图像的保真性，即对于图像加密处理后，图像保持原有的特征和内容。
四、数字图像加密技术的应用案例1. 图像加密技术在传统媒体中的应用在传统媒体上，数字图像加密技术可以用于图片、视频的保密传输和存储。
例如，对于政府机关、客户数据等敏感信息的传输和存储，数字图像加密技术有着广泛应用。
数字媒体中的图像加密技术研究
数字媒体中的图像加密技术研究数字媒体在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，图像作为其中的一种重要形式，更是受到了广泛的关注和应用。
然而，随着科技的不断发展和网络的普及，图像加密技术也变得越来越重要，保护图像信息的安全已经成为人们迫切需要解决的问题。
本文就数字媒体中的图像加密技术进行一番探讨。
一、数字媒体中的图像加密技术概述数字媒体中的图像加密技术是指将图像信息经过特定的算法处理，使之难以被未授权的第三方获取或破解，达到保护图像信息的目的。
在数字媒体应用中，如图片传输、视频聊天、网络商店等，我们通常会使用图像加密技术来保证图像信息的安全性。
图像加密技术主要通过两种方式来加密处理图像信息，一种是基于图像的加密技术，即将图像像素信息进行加密处理；另一种是基于压缩的加密技术，即在对图像进行压缩处理前进行加密。
二、数字媒体中的图像加密技术方法1. 基于图像的加密技术（1）置乱加密法置乱加密法是将原始图像的像素位置进行随机排列，使得像素间的依赖关系失去原来的形式而变得难以分析，从而达到加密效果。
然而，置乱加密法存在一定的缺陷，比如只能进行整数倍长度的图像加密，容易出现像素丢失等问题。
（2）可逆变换加密法可逆变换加密法是通过一定的可逆变换将原始图像进行加密处理。
这种加密方式可以实现不改变图像像素值的情况下进行加密，对图像保持原始的颜色和对比度，同时也可以避免由于像素位置变化所引起的信息丢失等问题。
（3）时频域复合加密法时频域复合加密法是将时域和频域的加密进行复合，同时对图像进行加密处理。
该加密方案不仅可以提高加密的稳定性，也可以避免对图像的原始像素进行破坏。
2. 基于压缩的加密技术基于压缩的加密技术使用了一系列的压缩和解压算法，将加密图像作为压缩数据流传输，只有授权用户才能够解压和查看图像信息。
相比于基于图像的加密技术，基于压缩的加密技术更加高效和便捷，但是也存在对成功率和压缩比的限制。
三、数字媒体中的图像加密技术应用数字媒体中的图像加密技术在各个领域都得到了广泛应用，比如医学图像加密处理、无人机图像传输、网络视频会议等。
图像处理技术的图像加密与数字水印技巧分享
图像处理技术的图像加密与数字水印技巧分享图像加密和数字水印是图像处理技术中重要的领域，在保护图像隐私和版权方面具有重要的应用。
本文将分享图像加密和数字水印的一些常见技巧和方法。
图像加密是一种保护图像内容安全的技术，主要目的是通过对图像进行加密处理，使得未经授权的人无法获得图像的具体内容。
图像加密的方法有很多种，其中较为常见和有效的方法包括对称加密和非对称加密。
对称加密是指加密和解密所使用的密钥是相同的，常见的对称加密算法有DES、AES等。
这些算法通过对图像的每个像素进行位运算或混合运算，使得图像的像素值发生改变，从而达到加密的效果。
对称加密算法的优点是加密解密速度快，但缺点是密钥的传输需要保证安全。
非对称加密是指加密和解密使用的密钥是不同的，常见的非对称加密算法有RSA、DSA等。
这些算法使用两个密钥，公钥用于加密，私钥用于解密。
图像加密过程中，使用公钥对图像进行加密，只有拥有私钥的人才能解密。
非对称加密算法的优点是密钥安全性高，但缺点是加密解密速度较慢。
数字水印是指在图像中嵌入一些特定的信息，以证明图像的所有权和完整性。
数字水印可以分为可见水印和不可见水印两种。
可见水印是在图像的可见部分嵌入特定的信息，例如作者的名字或标志。
可见水印可以通过调整嵌入信息的透明度和位置，使得水印与图像融为一体，从而保护图像的版权。
可见水印的优点是易于嵌入和提取，但缺点是有可能影响图像的视觉感受。
不可见水印是在图像的不可见部分嵌入特定的信息，例如版权信息和访问控制信息。
不可见水印的嵌入过程需要考虑到对图像视觉质量的影响，并且需要保证嵌入信息的不可逆性和鲁棒性。
不可见水印的优点是不影响图像的视觉感受，但缺点是提取水印的过程相对较复杂。
除了加密和水印技术外，还可以通过图像压缩和加密的结合来提高图像的安全性。
基于压缩的加密技术将图像分为不同的区块，然后对每个区块进行压缩和加密，从而达到更好的保护图像的目的。
总之，图像加密和数字水印技术在图像处理领域中具有重要的应用。
图像加密技术研究背景意义及现状
图像加密技术研究背景意义及现状图像加密技术研究背景意义及现状 1 研究背景及意义2 图像加密技术综述2.1密码学的基本概念2.2图像加密的特点2.3图像加密研究现状互联网的迅速普及已经成为信息时代的重要标志，任何人在任何时间、任何地点都可以通过网络发布任何信息。
据此可以看出，互联网在一个层面上体现了法国启蒙运动百科全书型的梦想:把全世界的所有知识汇集在一起，形成一本反映全人类所有文明的百科全书。
然而，在面对大量信息共享和方便的同时，也面临着大量数据被泄漏、篡改和假冒的事实。
目前，如何保证信息的安全已成为研究的关键问题。
信息安全技术经过多年的发展，已经从密码技术发展到了隐藏技术，但是在信息隐藏技术的应用过程中，人们发现单纯地用各种信息隐藏算法对秘密信息进行隐藏保密，攻击者很有可能较容易地提取出秘密信息。
因此，在信息隐藏之前，先对秘密信息按照一定的运算规则进行加密处理，使其失去本身原有的面目，然后再将其隐藏到载体信息里面，这样所要传输的信息更加安全。
即使攻击者将秘密信息从载体中提取了出来，也无法分辨出经过加密后的秘密信息到底隐藏着什么内容，于是使得攻击者认为提取的算法错误或该载体中没有任何其它信息，从而保护了信息。
所以，对信息进行加密是很有必要的，这也是将来信息隐藏技术研究的一个重要方向。
1 研究背景及意义研究图像加密领域，是将图像有效地进行加密和隐藏，而最关键的是能否将图像在几乎无任何细节损失或扭曲的情况下还原出来。
一般的应用中，图像数据是允许有一定失真的，这种图像失真只要控制在人的视觉不能觉察到时是完全可以接受的。
经典密码学对于一维数据流提供了很好的加解密算法，由于将明文数据加密成密文数据，使得在网络传输中非法拦截者无法从中获得信息，从而达到保密的目的，诸如，DES，RSA，等著名现代密码体制得到了广泛地应用。
尽管我们可以将图像数据看成一维数据流，使用传统的加密算法进行加密，但是这些算法往往忽视了数字图像的一些特殊性质如二维的自相似性、大数据量等，而且传统加密算法很难满足网络传输中的实时性要求，因此数字图像的加密技术是一个值得深入研究的课题。
数字图像空域加密技术综述
收稿日期:2020-01-10 修回日期:2020-05-13基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金项目(2042017kf 024);武汉市应用基础前沿项目(2018010401011295)作者简介:黄林荃(1991-),女,硕士,研究方向为计算机视觉㊁多媒体安全;赵 波,博士,教授,CCF 高级会员(09009S ),研究方向为信息安全㊁可信计算㊂数字图像空域加密技术综述黄林荃1,刘 会2,赵 波2*(1.武汉软件工程职业学院信息学院,湖北武汉430205;2.武汉大学国家网络安全学院,湖北武汉430079)摘 要:数字图像包含了大量可视化的隐私信息,其在公共信道的安全传输和云环境下的可信存储难以得到充分的保障㊂数字图像加密技术作为一种重要的隐私保护手段被广泛应用于各个领域㊂数字图像空域加密指将图像看作二维矩阵,从灰度值和像素坐标两个方面对图像进行可逆变换㊂数字图像的空域加密结构包括置乱与扩散㊂置乱是指通过改变像素的坐标实现对像素位置信息的隐藏;扩散是指建立密文图像与明文图像之间的强关联,保证加密算法的错误传播无界特性㊂该文详细介绍了现阶段4类主流的数字图像空域加密方法,对比分析不同空域加密的优缺点,给出7种常用的数字图像加密技术安全性的评估方法,并指出未来可能的数字图像加密技术的研究方向,提供数字图像加密技术的整体概述㊂关键词:数字图像;可信存储;可逆变换;空域加密;错误传播无界中图分类号:TP 309 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2021)01-0137-05doi :10.3969/j.issn.1673-629X.2021.01.025Survey of Digital Image Spatial -domain Encryption TechnologyHUANG Lin -quan 1,LIU Hui 2,ZHAO Bo 2*(1.School of Information ,Wuhan Vocational College of Software and Engineering ,Wuhan 430205,China ;2.School of Cyber Science and Engineering ,Wuhan University ,Wuhan 430079,China )Abstract :Digital image contains a large amount of visual privacy information ,which is difficult to be fully guaranteed in the secure trans⁃mission of public channels and trusted storage in the cloud environment.As an important means of privacy protection ,digital image encryption technology has been widely used in various fields.The spatial -domain encryption of digital image refers to the reversible transformation of image from two aspects of gray -level value and pixel coordinates by treating the image as a two -dimensional matrix.The spatial -domain encryption structure includes scrambling and diffusion.Scrambling refers to the hiding of pixel position information by changing pixel coordinates.Diffusion refers to the establishment of strong correlation between cipher -image and plain -image to ensure the unbounded error propagation of the encryption algorithm.We introduce 4kinds of digital image spatial -domain encryption methods in detail ,and compare and analyze the advantages and disadvantages of these encryption algorithms.We give 7kinds of security evaluation methods ,point out possible future research direction of digital image encryption technology ,and provide overall overview of the digital image encryption technology.Key words :digital image ;trusted storage ;reversible transformation ;spatial -domain encryption ;unbounded error propagation0 引 言因其可视化特性,数字图像作为一种重要的信息载体被广泛应用于各个领域㊂在物联网移动终端(例如智能手机㊁监控设备等)的场景中,数字图像包含了大量的隐私信息,而移动终端在开放的环境下容易遭受窃取或丢失,从而使得数字图像面临严峻的隐私泄露的风险㊂随着云计算技术的成熟,大量数字图像信息通过云平台进行计算和存储㊂然而,由于云计算使得数字图像在物理侧脱离了用户的控制范围,用户对云计算服务可信性的怀疑正在加剧,从而限制了数字图像在云端的使用范围㊂同时,5G 时代的到来将进一步促进数字图像的应用,图像的安全存储和传输显得尤为重要㊂加密技术是一种保障数据在不可信环境下的机密性的重要手段㊂现阶段有许多成熟的数字加密方案,例如以AES [1-2]为代表的国际加密标准和以SM 2[3]为代表的国内自主设计的国密算法,能够有效第31卷 第1期2021年1月 计算机技术与发展COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Vol.31 No.1Jan. 2021地保障数据的机密性㊂然而,由于图像的二维性㊁冗余性和相邻像素高的相关性,传统的加密技术无法为图像提供安全高效的保障㊂因此,安全高效的数字图像加密算法的设计显得尤为重要㊂1 相关工作介绍现阶段许多研究人员充分利用数字图像的特点设计复杂环境下图像加密的方案㊂按加密域的不同,数字图像加密可以分为频域加密和空域加密两类㊂频域加密是从频域空间对图像进行处理,利用离散余弦变换[4]㊁傅里叶变换[5-6]等频域变换方法实现图像加密㊂频域加密方案的特点是加密速度快,通常属于有损加密,即解密图像与明文图像存在少量差异㊂空域加密是指将数字图像作为二维矩阵,从空间的角度对二维矩阵进行可逆变换㊂常用的空域图像加密方案包括置乱和扩散两个阶段[7-8]㊂置乱是指对数字图像的像素坐标进行可逆变换,改变现有像素的空间信息以达到掩盖明文图像空间信息的目的㊂扩散是指从灰度值的角度建立像素值与整个密文图像的关联,使得当明文图像中任意像素遭到篡改后,密文图像以不可预测的方式改变,从而抵御选择明文攻击㊁差分攻击等先进的攻击手段㊂近年来,基于混沌理论[9-11]的数字图像空域加密方案取得了飞速发展㊂混沌系统具有初始条件敏感性㊁遍历性和混合性等优点,符合密码学要求㊂基于混沌理论的图像加密算法通常利用混沌系统产生的伪随机序列对图像的像素值进行加密㊂Chai X等人[9]利用四翼超混沌系统提供伪随机混沌序列,生成DNA 编码和计算规则,实现基于动态DNA的图像加密算法㊂Akhshani A等人[10]证明了最低次量子修正产生量子混沌映射,并首次将量子混沌映射运用于图像加密领域,取得了良好的加密效果㊂为进一步增强混沌映射结构的复杂性㊁提高混沌系统的混合性,朱和贵等人[11]提出了一种复合一维Sine和Tent混沌的二维超混沌系统,通过提升复合混沌系统的混沌性来增强图像加密算法的随机性㊂Arnold变换[12-13]是空域加密中非常重要的置换方法,旨在改变像素值在图像中的位置㊂通过将图像中所有像素的坐标带入Arnold变换中,计算出新的坐标,并将像素值置换至新坐标中,实现像素值空间位置的变换㊂为了改善传统二维离散Arnold变换的置乱和加密效果,吴成茂等人[12]提出了一种新的非线性图像置乱变换㊂该方法利用经典离散标准映射的构造思想,将经典二维离散Arnold变换中同余方程输出结果的非线性表达式嵌入到另一个二维离散Arnold变换的同余方程的输入项,并在离散Arnold变换的基础上构造了一种具有良好非线性特性的新变换,以快速提高灰度图像的置乱效果㊂针对Arnold变换周期性的问题,黄林荃等人[13]在Arnold置换的同时引入了非线性变换,消除Arnold变换周期性对图像加密算法安全性的影响㊂以DNA计算[14-16]为代表的生物计算推动了数字图像在空域加密方面的发展㊂基于DNA计算的图像加密算法通过对图像像素值进行DNA编码㊁DNA计算和DNA解码,实现像素值的修改,属于灰度加密范畴㊂为了提高密文图像的伪随机性,李桂珍等人[14]提出了一种基于DNA合成图像混沌映射的彩色图像加密算法,通过重复使用DNA的编码和计算规则提高加密算法的复杂性,使图像加密算法具备更高的伪随机性㊂针对遥感图像相邻像素相关性高的特点,Liu H 等人[15]利用置换过程不改变密文DNA碱基数量的特点,构建了图像与所有像素之间的关联,保障了图像加密算法的扩散性㊂Zhu C等人[16]研究三维DNA计算的特性,提出了一种基于三维DNA水平置换和代换的图像加密算法,并模拟多种典型的攻击手段测试该算法的安全性和可用性㊂S盒(substitution-box)[17-18]是密码学中对称密钥加密算法执行替换计算的基本结构㊂基于S盒代换的图像加密算法利用显示查找表(look-up-table)构建明文图像与密文图像的映射关系㊂Zhang Y[17]改进了传统S盒代换结构简单的设计,提出了一种新的快速图像加密系统㊂该系统采用分段线性混沌映射和三维S盒生成具有良好统计特性的密钥流,设计出具有相同加/解密过程的图像加密算法,实际应用中仅需要部署一套算法就能同时实现图像加/解密过程㊂Silva V M等人[18]考虑到静态S盒难以抵御代数攻击,利用混沌系统设计出高度非线性的动态S盒,实现了彩色图像的无损加密㊂实验表明该算法具备高度的随机性,能以稳健的方式对视频信息实时加密㊂2 空域加密方案分析2.1 混沌理论混沌[9-11]是指发生在确定性系统中看似随机的不规则运动㊂一个确定性理论描述的系统,其行为表现出不确定㊁不可重复和不可预测的特点,这种现象被称为混沌现象㊂由于初始值敏感性㊁参数敏感性㊁遍历性和伪随机性,混沌系统在数字图像空域加密领域得到了广泛的应用㊂常用的混沌系统包括四翼超混沌系统[9]㊁量子混沌系统[10]㊁Tent混沌系统[11],以及这些经典混沌系统的变形和组合㊂然而,基于混沌理论的空域加密需要多次迭代混沌系统产生伪随机序列,并参与到图像加密的过程中,产生了大量的时间和空间㊃831㊃ 计算机技术与发展 第31卷开销㊂而且,混沌系统的计算是链式计算结构,不支持并行计算,难以适用于需要高并行计算的场景㊂此外,图像加密算法的安全性并不等价于混沌系统的可靠性㊂攻击者通常不会尝试通过攻击混沌系统达到破译加密算法的目的,而是从混沌系统产生的伪随机序列与明文图像的结合中寻找攻击图像加密算法的线索,例如差分攻击㊁选择明文攻击等㊂因此,基于混沌理论的数字图像空域加密方案的安全性很大程度上依赖于混沌序列在加密过程中的运用和结合㊂2.2 Arnold 变换经典Arnold 变换[12-13]通过计算图像的坐标实现对图像的快速置乱㊂由于Arnold 变换是双射变换,所以多次迭代的Arnold 变换也是双射变换㊂经典Arnold 变换是一个二维可逆映射,其表达形式如下:x 'y éëêêùûúú'=A éëêêùûúúx y (mod N ),A =11éëêêùûúú12(1)其中,坐标(x ,y )T 是N ×N 图像上的点,经Arnold 变换后变成坐标(x ',y ')T ㊂在经典Arnold 变换的基础上,研究人员相继提出了广义Arnold 变换㊁三维Arnold 变换㊁带密钥的Arnold 变换等,这些变换改进了Arnold 变换密钥空间不足㊁单次置乱效果不佳的缺陷,实现了在少数次迭代下良好的置乱效果㊂然而,经典Arnold 变换具有两个严重缺陷,一是离散形式的Arnold 变换具有周期性,二是只能对长和高相等的图像实现置换㊂在周期性方面,对于大小为256×256图像,其Arnold 变换周期为192,即攻击者只需要192次Arnold 变换就能获取明文图像㊂Arnold 变化通常需要结合具有非周期性的非线性或线性变换解决这种周期性问题㊂对于等长图像的限制,加密算法需要对图像进行预处理,包括填充㊁分块等,以满足Arnold 变换的计算特点㊂2.3 DNA 计算DNA 加密[14-16]是以DNA 为信息载体,通过DNA 计算实现的类生物加密方案㊂DNA 计算具有许多良好的特性,例如高平行㊁大存储和低能耗㊂DNA 代表着生物特征的遗传信息,是一种由四种核苷酸组成的分子结构,即腺嘌呤(A ),胸腺嘧啶(T ),胞嘧啶(C ),鸟嘌呤(G )㊂两条单链DNA 序列利用碱基互补配对规则通过氢键相互连接,其中,A 与T 配对,C 与G 配对㊂DNA 编码的8种组合方案如表1所示㊂表1 DNA 编码规则规则规则1规则2规则3规则4规则5规则6规则7规则800A A TTCC G G 01CG C G A TA T10G C G C T A TA 11T TAA G G C C 基于DNA 计算的图像加密算法通过利用DNA 编码的多样性实现对像素的灰度加密㊂对于256阶的单频道图像,每8位可以表示位长度为4的DNA 序列㊂灰度值通过某种DNA 编码规则编码,利用不同的规则解码并实现了图像灰度值加密㊂加密算法只需要掌握编码规则的选择即能控制图像加解密过程㊂基于DNA 的数字图像空域加密算法的优点在于支持高并行计算,适用于遥感图像㊁医学影像等满足并行计算环境的场景㊂其缺点是加解密算法需要消耗大量的时间进行图像DNA 编码和DNA 计算㊂因此在不支持高并行计算的场景下,这类加密算法的加解密效率非常低㊂2.4 S 盒代换在图像加密领域,S 盒代换作为一种高度非线性变化常常用于图像的混淆,即使得明文与密文㊁密钥与密文之间的统计相关性尽可能小,以抵御统计分析攻击㊂许多加密算法中的非线性变换仅由S 盒提供,因此图像加密算法的安全性很大程度上依赖于S 盒的性能㊂对于包含28色阶的图像,S 盒通常将8位明文像素值分为高4位和低4位,然后根据显示查找表得到代换后的值,作为密文保存㊂S 盒代换利用显示查找表建立明文图像与密文图像的非线性映射关系,使明文与密文㊁密文与密钥之间的关系更加复杂,从而提升了加密算法抵御统计分析攻击的能力㊂进一步,S 盒代换支持高并行计算,且S 盒代换及其逆变换运用同一套运算体系,因此在某些场景下基于S 盒代换的图像加密算法在时间和空间方面可以进一步优化㊂然而,传统密码学采用代数方式构建S 盒,虽然可以获得高度的非线性,但由于结构简单,难以抵御差分-代数攻击㊂因此在S 盒构建中,通常需要引入混沌理论㊁动态特性等,使S 盒代换更为安全可靠,但也产生了一定的时间空间开销,从而降低了图像加密算法的运算效率㊂3 加密系统安全评估方法3.1 直方图分析直方图[19]直观地反映了图像中各个灰度值的分布情况㊂明文图像的直方图表现出明显的统计规律,㊃931㊃ 第1期 黄林荃等:数字图像空域加密技术综述针对统计规律的攻击方案被称为统计分析攻击㊂统计分析攻击是指攻击者通过分析密文和明文的统计规律来破译密码㊂攻击者对截获的密文图像进行统计分析,总结出其间的统计规律,并与明文的统计规律进行比较,从中提取明文图像和密文图像之间的变换关系,以达到攻击加密方案的目的㊂因此,加密算法应尽可能掩盖密文图像的统计信息,使密文图像的像素直方图趋近于一致,增加攻击者构建明文图像与密文图像变换关系的难度㊂直方图的方差能有效量化加密算法抵御统计分析攻击能力,其计算方法如下:var(Z )=12562∑256i =1∑256j =112(z i -z j )2(2)其中,Z ={z 1,z 2, ,z 256},z i 和z j 表示像素值分别等于i 和j 的数量㊂直方图方差能够准确量化图像中的像素分布情况㊂方差越小,说明像素分布越均匀,图像显示的统计信息就越少,图像加密方案就越安全㊂3.2 相关性分析相关性分析[19-20]是指对两个或多个具备相关性的变量元素进行分析,从而衡量变量之间的相关密切程度㊂由于图像相邻像素之间的相关性非常高,攻击者可以利用该特性推理预测出下一个像素的灰度值,从而实现对整个明文图像的恢复㊂为了抵御类似攻击,加密算法应保证密文图像尽可能少地显示相邻像素的相关性㊂考虑到图像的二维特性,像素的相邻关系应该至少包括水平相关㊁竖直相关和对角线相关㊂对应的相关性分析包括相邻像素的水平相关性㊁竖直相关性和对角线相关性㊂相邻像素相关性计算方法如下:E =1N ∑Ni =1x iD (x )=1N ∑N i =1(x i -E (x ))2Cov(x ,y )=1N ∑Ni =1(x i-E (x ))(y i -E (y ))r xy =Cov(x ,y )D (x )D (y ìîíïïïïïïïïïï)(3)其中,x i ㊁y i 分别表示相邻两像素的像素值,r xy 即为两相邻像素的相关性㊂通常,明文图像相邻像素的相关性接近1,而密文图像相邻像素的相关性应该接近于0㊂3.3 信息熵信息论之父克劳德㊃香农给出的信息熵的三个性质:单调性,发生概率越高的事件其携带的信息量越低;非负性,信息熵作为一种广度量,非负性是一种合理的必然;累加性,多随机事件同时发生存在的总不确定性的量度是可以表示为各事件不确定性的量度之和㊂在图形图像处理领域,信息熵[17,21]用来量化图像所包含的信息量的多少,其计算方法如下:H (s )=-∑2-1i =0p (s i)log 2p (s i)(4)其中,p (s i )是信号s i 出现的概率㊂对于256阶的灰度图像,密文图像理想的信息熵为8㊂密文图像的信息熵越接近于8,说明其包含的信息量越少,攻击者难以从密文图像中获取有用的信息,因此加密算法安全性越高㊂3.4 差分攻击差分攻击[22-23]是指攻击者对大小为M ×N 的图像P 做少量改动得到P ',分别利用相同的安全密钥加密P 和P '得到C 和C ',比较C 和C '的区别以找到攻击图像加密方案的线索㊂当C 和C '表现出较大差异时,攻击者就难以实施差分攻击㊂在图像加密领域,衡量两张图像的差异有两个非常重要的变量:像素改变率(number of pixels change rate ,NPCR )和一致平均改变强度(unified average changing intensity ,UACI ),其计算方式如下:D (i ,j )=0,C (i ,j )=C (i ,j )'1,C (i ,j )≠C (i ,j ){'NPCR =∑i ,jD (i ,j )M ×N×100ìîíïïïïï%(5)UACI =1M ×N [∑i ,j |C (i ,j )-C (i ,j )'|255]×100%(6)像素改变率NPCR 反映了两张图像相同位置不相等的像素的个数占图像所有像素个数的比例;一直平均改变强度UACI 反映了两张图像相同位置像素灰度值的差异㊂假设两张图像的像素值完全随机,NPCR =99.6094%,UACI =33.4635%㊂3.5 密钥敏感度测试密钥敏感度测试[24]是为了检测加密算法对安全密钥的灵敏程度㊂当攻击者对密钥做少量改动(哪怕只修改1位),如果加密算法以不可预测的方式生成完全不同的密文图像,则说明该加密算法对安全密钥的敏感度高㊂密钥敏感度测试可以通过修改安全密钥K 中的某一位得到K ',利用K 和K '加密同一张图像得到C 和C ',采用像素改变率NPCR 和一直平均改变强度UACI 量化两张密文图像的差别㊂NPCR 和UACI 越接近理想值,说明加密算法对安全密钥的敏感度越强,加密算法越安全㊂3.6 密钥空间分析密钥空间的大小取决于安全密钥的长度㊂对于长度为L 的二进制安全密钥,其密钥空间大小为2L ,即攻击者想要通过暴力攻击的手段攻击加密系统,理论㊃041㊃ 计算机技术与发展 第31卷上需要计算2L次才能保证一定能攻击成功㊂以现阶段计算机的计算能力来看,当安全密钥长度L=128,即密钥空间大小为2128时,加密算法能抵御任何形式的暴力攻击[20,25]㊂3.7 时间和空间开销分析加密算法的时间和空间开销是衡量加密算法性能的重要指标之一[9,26-27]㊂特别是在物联网环境下,移动终端难以提供充足的计算能力和存储资源,加密算法的时间和空间开销分析显得尤为重要㊂时间开销分析通常包括加/解密算法的时间复杂度分析和模拟平台测试的真实的加/解密运行速度,通过对算法的时间复杂度的分析从理论上证明图像加密算法在效率上的可行性,同时将该加密算法部署在测试平台,给出实际加/解密效率的结果㊂空间开销分析是指分析图像加密算法在加/解密过程中占用的最大内存单元,给出模拟平台下需要的最大内存资源㊂4 结束语在互联共享的时代,数字图像安全在公共信道的传输和不可信第三方的存储过程中难以得到保障,使得个人隐私面临严峻的隐私泄露的风险㊂图像加密是一种常用的保护数据机密性的重要技术手段㊂数字图像空域加密方案充分利用了数字图像的二维性㊁冗余性等,从像素坐标和灰度值两个方面构建置乱+扩散的加密模型,保障数字图像的机密性㊂基于不同理论的图像加密算法具备各自的优势,通过对比各种理论基础的空域图像加密算法可以为用户根据自身场景下选择合适的图像加密方案㊂该文还列举了重要的分析图像安全性的指标,提供了详尽的安全性评估方法㊂未来的研究中,考虑到感知层计算能力的局限性和图像信号的稀疏结构,结合压缩感知技术的图像加密方案将是一个重要的研究方向㊂压缩感知技术能够充分利用数字图像的冗余性寻找欠定线性系统的稀疏解,在获取和重构稀疏或可压缩信号的同时利用图像加密技术保障感知层图像采集和传输的机密性㊂此外,由于数字图像加密的安全性测试无法穷尽所有可能的攻击方法,因此数字图像加密的可证明安全也是一个重要的研究方向,为数字图像加密方案提供数学上的保证㊂参考文献:[1] BANIK S,BOGDANOV A,REGAZZONI pact cir⁃cuits for combined AES encryption/decryption[J].Journalof Cryptographic Engineering,2019,9(1):69-83. 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基于信息论的图像加密技术研究
基于信息论的图像加密技术研究图像加密技术是信息安全领域的一个重要研究方向。
基于信息论的图像加密技术是一种新兴的图像加密方法，其核心思想是利用信息论的基本原理保证加密后的图像在传输中不会被破解。
一、基于信息论的图像加密技术的概念和原理信息论是研究信息在传输过程中的量和质的学科。
基于信息论的图像加密技术利用信息论的基本原理进行图像加密处理，使得加密后的图像在传输过程中不容易被破解。
其核心原理是通过信息熵、熵编码和扩散等方法对原始图像进行加密处理。
信息熵是指在一定概率分布下信息的量和随机性的度量。
在图像加密中，通过对图像像素的概率分布进行熵编码，可以达到对图像的随机性加强、数据量减少的效果。
熵编码是一种压缩图像数据的方法，它可以通过对出现频率高的像素值进行编码来压缩图像数据，这样可以减少传输过程中的数据量，并提高数据传输的速度。
扩散是一种将明文和密文之间的差异扩散开来，从而增加密码学的安全性的过程。
在图像加密中，可以通过对像素值进行置换或者异或操作来实现扩散，从而使得传输过程中的数据更难被破解。
二、基于信息论的图像加密技术的应用场景基于信息论的图像加密技术可以应用于很多领域，如高清视频的加密传输、医疗图像的安全传输、军事机密的传输等。
在高清视频的加密传输中，基于信息论的图像加密技术可以保证传输过程中数据的安全性和完整性，从而保障高清视频的质量。
在医疗图像的安全传输中，基于信息论的图像加密技术可以保证患者的隐私和数据的安全性，从而更好地保障医疗数据的传输。
在军事机密的传输中，基于信息论的图像加密技术可以保障机密信息的安全性和完整性，从而更好地保障国家的安全。
三、基于信息论的图像加密技术的局限性和发展方向基于信息论的图像加密技术虽然在保障传输数据安全性方面发挥了很大作用，但是也存在一些局限性。
比如，在传输数据量很大的情况下，加密解密的速度较慢，影响了传输数据的速度。
为了克服基于信息论的图像加密技术的局限性，未来研究方向需要继续发掘信息论的潜力，优化加密算法，降低加密解密的耗时。
图像加密技术在企业信息系统中的应用
图像加密技术在企业信息系统中的应用随着信息技术的不断发展，企业信息系统越来越成为企业进行管理、交流和传输信息的重要平台。
在这一背景下，信息加密技术逐渐被企业所采用，以确保其信息的安全性和机密性。
图像加密技术作为一种重要的加密技术，在企业信息系统中有着广泛的应用。
本文从图像加密技术的基本原理、优点和应用等方面探讨了图像加密技术在企业信息系统中的应用。
一、图像加密技术的基本原理图像加密技术是将一幅或多幅图像转化成一段密文，以保证图像的机密性和安全性。
图像加密技术的基本原理是利用一定的数学算法对图片进行加密，并通过密钥来实现加密和解密的过程。
图像加密方法有对称加密和非对称加密两种方式。
对称加密方式指加密和解密采用相同的密钥，加密速度快，但密钥的保密性较低；非对称加密方式采用公钥加密私钥解密的方式，安全性更高。
二、图像加密技术的优点在企业信息系统中，应用图像加密技术可以带来以下优点：1、确保信息安全性：图像加密技术可以将企业机密的信息进行加密，从而防止敏感信息被未经授权的人员窃取或篡改，确保企业信息的机密性和安全性。
2、提高企业信息系统的可靠性：通过采用图像加密技术可以提高企业信息系统的可靠性，保证企业信息系统的运行稳定性。
3、提升图像传输效率：图像加密技术采用了高效的加密算法，能够加快图像传输速度和提高传输效率，对于企业来说，这意味着更高的工作效率。
三、图像加密技术在企业信息系统中的应用1、安全监测系统在安全监测系统中，图像加密技术可以用于将监控设备拍摄的图像进行加密处理，从而防止图像被外部人员篡改或窃取等安全问题。
加密后的图像只能通过特定的解密方式进行还原，保证了监控系统的机密性和安全性。
2、金融行业信息系统在金融行业中，图像加密技术可以用于加密用户信用卡信息、账号信息、订单信息等。
通过加密这些信息，可以防止黑客或其它不法分子如身份盗窃和信用卡欺诈等行为。
3、医疗信息系统医疗信息系统中，图像加密技术的应用主要是对患者病历和电子病历等机密信息进行加密，防止病历信息泄露给未授权的人员，从而保护患者的隐私权利。
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图像加密技术综述
【摘要】随着我国inter网技术的发展，人们逐渐对网络产生了极大的依赖感，但是与此同时，人们对于网络安全的关注也日渐加强，本文主要阐述有关的网络加密技术，来为读者提供一个良好的借鉴平台。
【关键词】网络安全，图像加密技术
前言
现在全球正在步入一个网络信息时代，掌握信息能够有效地在各个领域占据先机，所以网络的出现为信息的传播提供了一个快捷迅速的渠道。
网络安全问题逐渐成为了人们首先关注的话题，下面我们来讨论有关图像加密技术。
研究背景
1.随着Internet技术与多媒体技术的飞速发展，数字化信息可以以不同的形式
在网络上方便、快捷地传输。
多媒体通信逐渐成为人们之间信息交流的重要手段。
人们通过网络交流各种信息，进行网上贸易等。
因此，信息的安全与保密显得越来越重要。
信息的安全与保密不仅与国家的政治、军事和外交等有重大的关系，而且与国家的经济、商务活动以及个人都有极大的关系。
随着信息化社会的到来，数字信息与网络已成为人们生活中的重要组成部分，他们给我们带来方便的同时，也给我们带来了隐患：敏感信息可能轻易地被窃取、篡改、非法复制和传播等。
因此信息安全已成为人们关心的焦点，也是当今的研究热点和难点。
多媒体数据，尤其是图像，比传统的文字蕴涵更大的信息量，因而成为人类社会在信息利用方面的重要手段。
因此针对多媒体信息安全保护技术的研究也显得尤为重要，多媒体信息安全是集数学、密码学、信息论、概率论、计算复杂度理论和计算机网络以及其它计算机应用技术于一体的多学科交叉的研究课题。
2.研究方法
多媒体信息安全技术的研究主要有两种方法：多媒体信息加密和多媒体信息隐藏技术。
多媒体信息加密技术：我们可以把多媒体数据作为文本数据流一样看待，使用传统的加密算法进行加密。
传统的加密方法如DES、3-DES或RSA等也能满足多媒体应用中的要求。
然而，新型的多媒体应用就需要新的数据加密技术。
近年来，在这方面的研究取得了一些成果，主要针对视频数据和图像数据。
多媒体信息隐藏技术：密码学技术仅仅隐藏了了信息的内容，而信息隐藏技术不但信息的内容而且隐藏了信息的存在。
广义上的信息隐藏技术包括隐写术，数字水印，数字指纹，隐蔽信道，阈下信道，低截获概率通信和匿名通信等，狭义上的信息
隐藏技术通常指隐写术与数字水印。
其中，数字水印技术在图像论证方面有较广泛的应用。
图像加密技术
一个图像可以被看成是坐标系内的一个连续的二元函数，如下：Z=，0≦x ≦Lx，0≦y≦Ly；在此过程中，把一个图像，数字化抽象到坐标系中，则在坐标系中，错误！未找到引用源。
应对应于原图像上那一点的亮度。
那么经过这种抽象化以后，我们可以用矩阵来表示，矩阵的行和列对应坐标系中的x和y，矩阵上（x，y）处对应的值就应该是图像对应的亮度，既错误！未找到引用源。
1.Arnold变换
设像素的坐标z，∈S一{0，1，2，⋯ ，N～1}，Arnold中记变换中的矩阵为A，反复进行这一变换，Arnold变换可以看做是裁剪和拼接的过程．通过这一过程将离散化的数字图像矩阵s中的点重新排列．由于离散数字图像是有限点集，这种反复变换的结果，在开始阶段s中像素点的位置变化会出现相当程度的混乱，但由于动力系统固有的特性，在迭代进行到一定步数时会恢复到原来的位置，即变换具有庞加莱回复性．这样，只要知道加密算法，按照密文空间的任意一个状态来进行迭代，都会在有限步内恢复出明文(即要传输的原图像)．这种攻击对于现代的计算机来说其计算时间是很短的，因而其保密性不高．
按幻方做图像像素置乱变换为：假设数字图像相应于阶数字矩阵。
对取定的阶幻方A ，将与A按行列做一一对应．把A中的元素1移到元素2的位置，将元素2移到3的位置等等，依此规律进行，并把第元素移到1．经过这样的置换后，矩阵A变成了矩阵A。
，记为A·一EA，对A、来说可以重复上述过程，得A：一EA⋯，这便是一系列的置换．经过。
步，则A z—A．对于数字图像矩阵，注意它与矩阵A元素之间的对应关系，随A转换为A。
而把中对应像素的灰度值做相应的移置，产生对应的数字图像矩阵，记为EB—B。
．一般地，有E B—B ．经过这种对图像像素的置换，打乱了像素在图像中的排列位置，从而达到加密的目的．这种变换实质上是矩阵的初等变换，并且由于幻方矩阵是一有限维矩阵，经过n次置换，又会回到原来的位置，因而也可以用(1)所述的方法加以破译，因而其加密效果也是不好的．但若能把初等矩阵变换转化为某种非线性变换则有可能增强置乱效果，再结合其它的现代密码学的一些成熟的加密算法，如DES，RSA 等则可以增加算法的保密性．基于置乱技术的图像加密技术总体上来说可以等效为对图像矩阵进行有限步的初等矩阵变换，从而打乱图像像素的排列位置．但初等矩阵变换是一线性变换，其保密性不高．而且基于Arnold变换的加密算法和基于幻方的加密算法是不能公开的，这是因为它的加密算法和密钥没有有效地分开，这和现代密码体制的要求是不相容的，即它不符合Kerckhoffs准则，属于古典密码体制的范畴．在实际应用中应该加以适当的改进，一是使这类加密算法的保密性提高；二是要使这类加密算法符合Kerckhoffs准则，适应现代密码学的要求．另外，基于Arnold变换的图像加密算法还有其动力学系统的庞加莱回复特性，而幻方矩阵也是由有限域上的元素所组成的，因而都容易受到唯密文迭代攻击，因而从根本上来说这类算法是不能公开的．从加密
算法不能公开、秘密不是完全寓于密钥这一点来看，这类加密算法是属于被淘汰之列的，除非它们能和其它加密算法有效地结合，从而符合现代加密体制的规范．
2.基于混沌的图像加密技术
混沌是决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动，其本质是系统的长期行为对初始条件的敏感性。
如我们常说“差之毫厘，失之千里”。
系统对初值的敏感性又如美国气象学家洛仑兹蝴蝶效应中所说：“一只蝴蝶在巴西煽动翅膀，可能会在德州引起一场龙卷风”，这就是混沌。
环顾四周，我们的生存空间充满了混沌。
混沌涉及的领域――物理、化学、生物、医学、社会经济，甚至触角伸进了艺术领域。
混沌学的传道士宣称，混沌应属于二十世纪三大科学之一。
相对论排除了绝对时空观的牛顿幻觉，量子论排除了可控测量过程中的牛顿迷梦，混沌则排除了拉普拉斯可预见性的狂想。
混沌理论将开创科学思想上又一次新的革命。
混沌学说将用一个不那么可预言的宇宙来取代牛顿、爱因斯坦的有序宇宙，混沌学者认为传统的时钟宇宙与真实世界毫不相关。
所谓混沌,是指在确定性系统中出现的一种貌似无规则的类随机现象,这种过程既非周期又不收敛,并且对初始值有极其敏感的依赖性。
检测技术
判断隐藏信息是否存在。
检测技术是信息隐藏分析技术的第一步，也是现阶段基于图像的信息隐藏分析技术的主要内容。
基于图像的检测技术根据研究客体大致可分为两类：(1)对比检测技术:在对比检测技术中检测过程需要将隐藏载体和原始载体对比。
通常从原始载体和隐藏载体的像素之间的关联分析、变换域系数的关联分析发现隐藏信息的可能性。
这种方法相对简单，但通常情况下，由于原始载体无法获取，因此实际意义不大。
（2）盲检测技术：盲检测技术就是指在没有原始载体的情况下，只通过隐藏载体检测隐藏信息。
通常通过对自然数字图像特征进行分析，分析嵌入信息引起的特征改变从而判断是否存在信息的嵌入。
结束语
图像加密技术的实现对于网络安全有着重要的意义，本文提出的集中技术是基本的技术，还有许多中以开发以及未开发的技术需要我们努力研究，相信在未来信息化社会中，加密技术一定会占据十分重要的分量。
参考文献：
[1]高志国龙文辉反黑客教程北京：中国对外翻译出版公司2009
[2]齐东旭矩阵变换及其在图像信息隐藏中的应用北方工业大学学报l999
[3]李昌刚韩正之张浩然图像加密技术综述计算机研究与发展2002。