图像置乱及置乱度评价方法综述

Ｖ０ １ ． １ ６ Ｎｏ ． ３
Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ８ － ５ ５ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ ４ ９ － ０ ４
图像 置 乱 及 置乱 度 评 价 方 法 综 述
郭琳 琴
（吕梁学院 数 学 系， 山西 离石 ０ ３ ３ ０ ０ ０ ）
一
定成效 ， 同时也在探索更为简单 、 有效、 安全 、 适用于任何 图像 （ 不 同大小 ， 彩色和灰度 ） 的置乱方法．
在置乱度评价研究方面也提 出了诸 多评价算法 ， 但较为全面的、 可 以从多角度 、 评价多种类 型置乱方法
的评价体系仍有待进一步的研究．
１ 置乱方法
目 前提出的置乱方法有很多 ， 基本上可以分为 ： 基于位置改变的 ， 基于灰度改变 的和上述两种类型
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ；ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｒｅ ｇ ｅ ；ｇ ｒ ａ ｙ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ；ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ —ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ
图像是人类描述客观世界的最有效的手段之一． 随着网络技术和计算机 的发展 ， 图像的存储与传输
Ｏｎ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｍａ ｇ ｅ Ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｄｅ ｇ ｒ ｅ ｅ
ＧＵＯ Ｌ ｉ ｎ － ｑ ｉ ｎ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｌ ｖ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｌ ｉ ｓ ｈ ｉ ０ ３ ３ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
法实质上就是对这个矩阵中的元素在不改变像素值的情况下进行打乱的方法．
１ ． １ ． １ 基 于变换 矩 阵的位 置置 乱 方法
基于变换矩阵的置乱方法是定义一种从 ２ 维坐标到 ２维坐标 间的线性 变换 ， 它由一系列基本变换 组合而成， 如平移变换 、 错切变换等 ， 将这种变换用于对 图像矩阵中元 素位置 的改变而形成 另外， 由于 置乱结 果需 要恢 复 ， 因此 置乱 变换 实质 上是 定义 了离散 点域 ｛ （ ｉ ， ）： １ ≤ｉ ≤ ， １ ≤ ≤， ｖ ｝ 到 其 自身 的一
ｐｉ ｘ ｅ ｌ ｓ ｏ ｒ ｐｉ ｘ ｅ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎｃ ｒ ｙ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐａ ｐｅ ｒ ，ｗｅ
５ ０
１ ． １ 基 于位置 置乱 的方 法
西安 文理 学 院学报 ： 自然 科 学版
第ｌ ６卷
数字图像可以看作是 由平面区域上的离散 网格点处的采样值所组成的， 采样点的位置（ ， ） Ｅ Ｎ， 采 样点的值代表对应位置上的像素值厂 （ ， ） ， 这样就得到了一个表示图像的矩 阵， 基于位置 的图像置乱方
混合 的．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ４ ３ ４ － １ ０
基金项 目： 吕梁学院 自然科学 青年基金项 目（ Ｚ Ｒ Ｑ Ｎ ２ ０ １ ２ ０ ５ ）
作者 简介 ： 郭琳琴 （ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 女， 山西临县人 ， 吕梁学院数学系副教授 ， 硕士 ， 主要从事信息 隐藏 、 多媒体技术研究．
中的安全问题引起 了较大的关注． 图像置乱作 为是一种重要 的图像加密和预处理手段 ， 其主要 目的是将 给定的图像进行修改 ， 使得其所表达的真正信息不被破坏地 隐藏起来 ， 同时又无法用肉眼直接得到 ， 从 而实现图像传输的安全性．
目前对于置乱的研究主要集中在置乱方法和置乱度评价两个方面． 在置乱 方法研究方面已取得 了
ｈ ａ ｖ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ．
一
映射和 满映射 关 系．
定义 １（ 基于矩阵变换 的置乱 ） 设原始图像大小为Ｎ Ｍ， 则式（ １ ） 被称为２维变换 Ｐ下的图像置乱
摘
要： 图像置 乱技 术通过修改数 字图像的像素或像素所 在位置对 图像矩 阵进行 打乱 ， 从而实现信
息加密 ， 概述并 归纳 了图像置乱 的方法 ， 对 已有 的图像置乱度定义进行分 析．
关键词 ： 图像置 乱 ； 置乱 度 ； 灰度 ； 信噪 比
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献标志码 ： Ａ
第ｌ ６卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ７ 月
西安 文理 学 院学报 ： 自然科 学版
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ’ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｒ ｔ ｓ ＆Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ Ｎ ａ ｔ Ｓ ｃ ｉ Ｅ ｄ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｃ ｒ ａ ｍｂ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ａ ｗ ａ ｙ ｏ ｆ ｄ ｉ ｓ ｒ ｕ ｐ ｔ ｉ ｘ ｂ ｙ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ