基于JPEG压缩的图像融合和加密算法研究

摘要

随着计算机网络和数字通信的飞速发展，信息安全逐渐成为人们关注的热点问题之一。数字图像作为多媒体信息中重要的信息表达形式，具有生动形象、直观的优点，已经成为当今社会信息表达方式的主流。数字图像在日常生活中给我们带来方便的同时也存在着不容忽视的安全隐患。目前，数字图像加密已经成为信息安全领域的一个重要研究课题。 为了节约网络带宽和存储资源，降低加密数据量，就必须对图像进行压缩。本文对数字图像加密技术和JPEG压缩技术进行了研究，并结合小波变换及逻辑运算等技术，提出了几种新的算法: 首先，为了在一定的区域内融合多幅图像的信息，本文提出了一种基于图像JPEG压缩编码的小波域多幅图像融合算法。其基本思想是将小波逆变换看作是信息的融合过程，先对多幅图像进行JPEG压缩编码，压缩后得到一组二进制码流，这组二进制码流可以直接作为小波变换的分解系数，经小波逆变换后得到融合信息。实验结果表明，该算法能够实现多幅灰度图像和彩色图像的融合，提高了单一空间内图像的信息量，有利于多图像的存储和传输。 其次，本文提出了基于JPEG压缩的两个纯相位板干涉的灰度图像加密算法。该算法的基本思想是将灰度图像压缩后的二进制码流转换成一幅二值图像，并利用随机相位板对其进行相位调制，然后利用光的干涉原理将图像信息加密到两个纯相位板中，两个纯相位板则通过解析方法得到。实验结果表明，该算法原理简单，不需要经过复杂的迭代运算，且消除了先前提出的基于干涉原理加密方法存在的“轮廓像”问题。 最后，针对二值图像的特点，提出了一种基于干涉原理和逻辑运算的二值图像加密算法。加密时，先选择一幅特定的二值图像作为加密后的图像，然后根据被加密的图像、加密后的图像和加密密钥之间的逻辑关系在计算机中求出加密密钥，最后根据加密密钥和逻辑关系可以直接方便地对图像进行解密。此外，该算法还可以和JPEG压缩算法相结合，将该算法扩展到灰度图像加密领域。实验结果表明，该算法有多个密钥，缺少其中任何一个均不能解密出原始图像，可以实现多重认证，安全性能高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 基于JPEG压缩编码的小波域多图像融合算法研究

2．1 JPEG图像压缩算法

2．2 小波域多幅图像融合

2．3 实验结果

2．3．1 信息融合

2．3．2 信息提取

2．3．3 彩色图像的融合与提取

2．4 本章小结

第3章 基于JPEG压缩的两个纯相位板干涉的灰度图像加密算法

3．1 基于干涉原理的图像加密

3．2 基于JPEG压缩的两个纯相位板干涉的灰度图像加密算法

3．3 实验结果

3．4 本章小结

第4章 基于干涉原理和逻辑运算的图像加密算法研究

4．1 图像加密的预处理

4．2 基于干涉原理和逻辑运算的二值图像加密算法

4．2．1 加解密原理

4．2．2 实验结果

4．2．3 基于干涉原理和逻辑运算的灰度图像的加解密

4．3 本章小结

第5章 结束语

参考文献

在校期间发表的学术论文

致谢