基于压缩感知的图像加密和检索方法的研究

摘要

图像加密一直是信息安全领域的一项重要研究课题。近年来，随着云计算等新兴网络技术的发展，如何实现对加密信息的检索已成为信息安全领域的一项前沿课题，其需要解决的关键问题是如何在海量的图像信息中检索到有效信息以及如何保证信息在检索过程中不被泄露。
　　本文主要研究了基于压缩感知的图像加密技术和针对加密图像的检索问题，研究内容包括：
　　(一)压缩感知技术。主要从图像的稀疏化、观测矩阵和重构算法三个方面研究了压缩感知的基础理论，并对不同种类的观测矩阵和重构算法在图像加密过程中的优劣进行了分析。
　　(二)基于压缩感知的图像加解密技术。提出了一种基于离散小波变换和广义循环矩阵的图像压缩感知加解密方法。首先，采用Mallat快速算法对待加密图像进行离散小波变换，完成图像的稀疏化处理。然后，采用广义的循环矩阵构建观测矩阵，以改善循环矩阵独立随机性不足的缺点，并获得更优的重构效果。第三，对加密图像进行置乱变换，消除加密图像的统计特征。最后，对基于压缩感知的图像加密技术的安全性进行了分析。实验结果表明，所提出的基于压缩感知的图像加密技术（1）可行、可靠；(2)对高斯噪声、椒盐噪声均有很强的抗干扰性；（3）能够抵抗剪切比例在50%以下的图像剪切攻击；（4）具有很强的抗破解性。
　　(三)加密图像的检索方法。提出了两种新的方法以解决加密图像难以检索的问题，一种是通过构建固定格式的图像检索单元嵌入图像关键信息，在不解密的前提下完成图像的检索，另一种是以非固定格式将关键字通过LSB算法嵌入加密后的图像，将加密后的关键字信息扩散到整个密文空间中，提高安全性。

目录

声明

绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外现状

1.3 本文主要工作

1.4 本文内容安排

2 压缩感知理论基础

2.1 信号的稀疏表示

2.2 测量矩阵

2.3 信号重构算法

2.4 本章小结

3 基于压缩感知的图像加密

3.1 加密方法设计

3.2 解密方法设计

3.3 安全性分析

3.4 实验与分析

3.5 本章小结

4 基于压缩感知的加密图像检索

4.1 格式化加密图像检索方法

4.2 基于LSB算法的图像检索方法

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢