開題報告07652

Yangtze University College of Arts and Science 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 名 稱 數(shù)字圖像置亂方法的研究 學(xué) 部 理工學(xué)部 專 業(yè) 班 級 通信 5071 學(xué) 生 姓 名 陳煒 指 導(dǎo) 教 師 王圓妹 輔 導(dǎo) 教 師 王圓妹 開題報告日期 數(shù)字圖像置亂方法的研究 學(xué) 生： 陳煒 ， 長江大學(xué)文理學(xué)院 指導(dǎo)教師：王圓妹，長江大學(xué)電子信息學(xué)院 一、題目來源 本系統(tǒng)來源于其他 二、研究目的和意義 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展 ,電子商 務(wù)和電子政務(wù)已經(jīng)開始普及 ,大量的文件將以數(shù)字圖像形式在網(wǎng)上傳播。因此使得信息的安全性和有效性成為人們關(guān)注的焦點。圖像信息在網(wǎng)絡(luò)存儲和傳輸過程中 ,很容易被非法截取 ,進而導(dǎo)致比較嚴重的后果和造成很大的損失 , 如何保證圖像信息的安全傳輸成為一個重要的研究課題 . 通過在理論上分析遍歷矩陣和置換群的同構(gòu)關(guān)系，定義了遍歷矩陣對應(yīng)的置換運算和符號體系，再統(tǒng)一的框架下表達各 種圖像置亂變換。隨后，我們分析純位置移動算法的弱點并作了改進，給出了一種新的自適應(yīng)圖像置亂加密算法，經(jīng)過本算法加密的圖像可以有效地防止已知明文的攻擊，并 具有很好的完整性保護功能，亦可用于圖像驗證。最后，我們分析了新算法的速度和安全性，并對其置亂效果進行了對比和評價，并驗證了其在完整性保護方面的功能。 論文的另一部分工作是對圖像變換的動力系統(tǒng)性狀分析。我們考察了圖像置亂過程中的熵的變化，定義了圖像置亂后的全息度概念，并將其運用于圖像的全息化存儲和傳輸。 結(jié)合小波提升和人眼視覺系統(tǒng)(HVS)特點 ,通過對原始圖像置亂預(yù)處理 ,改變其小波域能量分布 ,然后將水印數(shù)據(jù)以均值量化的方式嵌入到其低頻子帶。該方法同時兼顧了水印不可感知性和魯棒性的需求 ,并有較大的數(shù)據(jù)容量。 這方面 研究有些尚在理論階段，但大部分理論已經(jīng)得到了有效驗證。其中相當(dāng)一部分內(nèi)容蘊涵了原始性的創(chuàng)新思想 。 伴隨 Internet 和現(xiàn)代通信技術(shù)的日益提高 ,數(shù)字多媒體信息得到更加廣泛的傳播。為了防止受版權(quán)保護的多媒體內(nèi)容被非法獲取、處理、和傳播 ,針對版權(quán)保護的多媒體信息保護機制正成為全世界需要亟待解決的熱點問題。數(shù)字圖像置亂加密技術(shù)依據(jù)空間域主要分為基于位置空間、顏色 .。 用正常的多媒體文件 (如圖像、視頻、音頻等 )作為掩護 ,隱藏秘密文件進行信息的傳遞成為一個重要的發(fā)展方向。相對于版權(quán)保護的水印技術(shù) ,它是一個要求盲提取、 大容量和良好不可感知性的信息隱藏技術(shù)。 信息隱藏是集多學(xué)科理論與技術(shù)于一身的新興技術(shù)領(lǐng)域，它利用人類感覺器官對數(shù)字信號的感覺冗余，將一個消息（稱為待隱消息或秘密消息）隱藏在另一個消息（稱為遮掩消息或載體）中，而由于在隱藏后外部表現(xiàn)的只是遮掩消息的外部特征，故并不改變 。 不過，隨著時代的前進，社會的進步，科技的發(fā)展，新的需要、新的發(fā)展機會將不斷產(chǎn)生；通信中新的問題、新的方式將不斷涌現(xiàn)。以信息隱藏技術(shù)為基礎(chǔ)的隱蔽通信技術(shù)正是最新涌現(xiàn)出的一朵絢麗奇葩。 加密通信僅能隱蔽通信的內(nèi)容，讓別人不能理解。而基于信息隱藏的隱 蔽通信，不僅能隱蔽通信的內(nèi)容，而且能隱蔽通信的發(fā)送者、接收者，甚至秘密通信的存在。這在保密通信，特別是軍事通信中是非常需要的。既隱蔽通信的內(nèi)容，又隱蔽通信的存在，正是本論文研究的初衷和目的。 三、閱讀的主要參考文獻及資料名稱 1.杜高平，蔡翔云。 Hash 置亂數(shù)字水印算法，云南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2009，31（ S1）； 234-236。 2.朱桂斌，曹長修，胡中豫，何世彪，柏森?；诜派渥儞Q的數(shù)字圖像置亂加密算法。計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，第 15 卷 第 6 期 2003 年 6 月 。 3.丁瑋，閆偉齊，奇東旭?；?于 Arnold 變換的數(shù)字圖像置亂技術(shù)，計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，第 13 卷第 4 期。 4.張行才，張長江，賈泂?；诨煦绾椭脕y雙重加密的數(shù)字圖像水印算法，光電工程 第 36 卷 第 8 期 2009 年 8 月。 5趙學(xué)峰 （蘭州 730070）。基于混沌映射的數(shù)字圖像置亂方法，微電子學(xué)與計算機報 2003 年第 8 期 。 6.李春霞，楊樹國。圖像混沌置亂及加密方法，青島科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）第 30 卷第 1 期。 7車生兵，車祖國。一種脆弱的圖像自適應(yīng)置亂算法，計算機工程 第 35 卷 第 5期。 8劉兵 ，王珂，周勇。一種新的數(shù)字圖像置亂方法，中國礦業(yè)大學(xué) 計算機學(xué)院，江蘇 徐州 221116.計算機工程與應(yīng)用 2010， 46（ 6） 。 9姜婷，何鯤?；谛〔ㄗ儞Q和置亂技術(shù)的自適應(yīng)二值水印新算法。安徽大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） 2009 年 7 月第 33 卷第 4 期 。 四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與主攻方向 當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)是以信息與計算機技術(shù)結(jié)合為特征，因此也稱為數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)。近10 年間，信息產(chǎn)業(yè)已成為高科技產(chǎn)業(yè)中增值最快、產(chǎn)品附加值最高、發(fā)展速度最快、拓展領(lǐng)域最寬的朝陽產(chǎn)業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)按信息傳輸和獲取的方式可劃分為 聲音、文 字技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)、圖像技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)兩大部分。前者在前 10 多年間得到了跳躍式的發(fā)展，在國外鑄就了摩托羅拉、美國在線等產(chǎn)業(yè)巨人，在國內(nèi)造就了一批像北大方正、深圳華為等科技新秀。后者則時至今日仍未形成系統(tǒng)化、大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)群。 關(guān)于數(shù)字圖像技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢、產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及趨勢，目前國內(nèi)企業(yè)界研究尚少。數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展歷程 。 數(shù)字圖像是指可以用數(shù)碼方式記錄、處理、傳送和輸出的圖像。發(fā)展歷程： 20 年代：提出了數(shù)字圖像的概念。 60 年代：第三代計算機的研制成功，以及FFT 算法的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用使得對圖像的某些處理得以實現(xiàn)，人們 從而開始利用計算機對圖像進行加工和利 。 70 年代：圖像技術(shù)有了長足的進展。 80 年代：計算機、傳感 器、微電子技術(shù)推動數(shù)字圖像技術(shù)飛速發(fā)展。人們不僅能夠處理二維圖像，還能處理三維圖像。 90 年代：數(shù)字圖像技術(shù)已涉及人類生活和社會發(fā)展的各個方面。 數(shù)字圖像可以直接輸入到計算機，利用計算機強大的運算能力，人們可以隨心所欲地對數(shù)字圖像進行各種復(fù)雜的運算。比如說給數(shù)字照片上的某個人換上不同的發(fā)型，改變其面部表情，換上自己喜歡的拍攝背景等。在電影業(yè)，許多美國大片的特技鏡頭是由計算機工程師通過電腦合成的。 通過計算機網(wǎng)絡(luò)， 實現(xiàn)圖像信息資源共享 。 當(dāng)今世界是一個以計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的信息世界，而圖像信息占據(jù)了各種信息量的 80%左右，數(shù)字圖像技術(shù)已成為多媒體技術(shù)的核心。利用數(shù)字圖像技術(shù)，人們可以在電腦上收看網(wǎng)上新聞直播、網(wǎng)絡(luò)電影，瀏覽各種商品。人們也可以用互聯(lián)網(wǎng)把自己喜愛的照片或數(shù)碼錄像發(fā)給任何一個人。新聞記者可以在事發(fā)現(xiàn)場將數(shù)碼相片在第一時間內(nèi)發(fā)送到世界各地。利用數(shù)字圖像信息可以實現(xiàn)實時控制如軍事上的精密跟蹤制導(dǎo)，工業(yè)上機器人的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)上顯微手術(shù)的實現(xiàn)均得益于數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展。 五、主要研究內(nèi)容，需重點研究的關(guān)鍵 問題及解決思路 5.1 主要研究內(nèi)容 1、掌握 BMP圖象的基本的讀寫操作 。 2、 圖像加密，隱藏，安全性處理 3、編 程實現(xiàn)數(shù)字圖像置亂 的 經(jīng)典算法。 4、提出改進的 圖像置亂的 算法 并編程實現(xiàn) （基于 DCT 域的 圖像置亂的 算法或基于離散小波 變換 域 圖像置亂 等算法），并與 經(jīng)典 的算法進行優(yōu)缺點的比較。 5、調(diào)試程序 5.2 需要重點研究的關(guān)鍵問題 圖像隱蔽 圖像加密 改進的 圖像置亂的 算法 編程實現(xiàn) 5.3 解決思路 掌握 BMP 圖像的基本的讀寫操作了解置亂技術(shù)的理論基礎(chǔ)和基本算法圖像隱藏圖像加密 編程實現(xiàn)改進圖像置亂算法編程調(diào)試 六完成畢業(yè)設(shè)計所必須具備的工作條件及解決的辦法 本 課題組對試驗的設(shè)計進行了多次系統(tǒng)的研究，已經(jīng)積累了一定的理論基礎(chǔ)和設(shè)計經(jīng)驗，具備一定的科研能力。但是由于受到知識面狹窄，設(shè)計能力不夠等不利因素的影響 ,對該課題的知識和研究能力還需要一段時間的學(xué)習(xí)。通過閱讀大量的文獻書籍和電子資料 ,必須充分發(fā)揮主觀能動性，有效地利用這些資源，查閱與本課題相關(guān)的內(nèi)容 ,在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下認真完成實驗工作 ,經(jīng)常與同學(xué)交流，互相學(xué)習(xí) ,多思考，勤動手，善于創(chuàng)新。相信通過自己的努力，一定能達到預(yù)期 的研究目標(biāo)。 操作系統(tǒng)為 Window XP Matlab軟件系統(tǒng) 七、工作的主要階段 ,進度與時間安排 第一階段 2010年 11月 15日前 下達學(xué)生論文寫作任務(wù)書 第二階段 2010年 12月 7日 撰寫開題報告并交指導(dǎo)老師修改 第