圖像置亂課件

圖像置亂《信息隱藏實(shí)驗(yàn)教程》教學(xué)幻燈片八圖像置亂的概念所謂“置亂”，就是將圖像的信息次序打亂，將a像素移動(dòng)到b像素的位置上，b像素移動(dòng)到c像素的位置上……使其變換成雜亂無(wú)章難以辨認(rèn)的圖像。

圖像置亂的優(yōu)點(diǎn)置亂實(shí)際上就是圖像的加密，與加密保證安全性不同的是，將置亂的圖像作為秘密信息再進(jìn)行隱藏，可以很大限度的提高隱蔽載體的魯棒性。所以圖像置亂是信息隱藏中非常常用的一項(xiàng)技術(shù)。

變化模板形狀的圖像置亂（算法）變化模板形狀的圖像置亂算法的思想如下：

(1)對(duì)原圖像取一個(gè)固定模板，模板中像素位置排列（如圖4.10所示）；

圖4.10原圖像模板圖4.11置亂模板圖4.12置亂后模板

變化模板形狀的圖像置亂（算法）(2)做一個(gè)與原圖像模板不同的置亂模板（如圖4.11），在置亂模板中把圖像模板中的像素位置按一定次序填入（圖4.11的模板中按從上到下，從左到右的次序依次填入）；圖4.10原圖像模板圖4.11置亂模板圖4.12置亂后模板變化模板形狀的圖像置亂（算法）

(3)將置亂模板中的像素位置再按一定的次序填回到原圖像模板中就得到了置亂后的圖像模板（圖4.12的模板是按從左到右，從上到下的次序依次讀取置亂模板中像素位置）。

圖4.10原圖像模板圖4.11置亂模板圖4.12置亂后模板

第一部分模板制作制作置亂變換表

由于我們實(shí)驗(yàn)中選取了固定的模板（菱形），我們可以采取查表的方法編寫(xiě)程序，32×32的菱形置亂變換表見(jiàn)教材。置亂過(guò)程首先分析原圖像尺寸并補(bǔ)遺在圖像置亂機(jī)制中引入一個(gè)簡(jiǎn)單的密鑰控制。將由密鑰生成的第一個(gè)[128，255]的隨機(jī)整數(shù)與置亂的結(jié)果進(jìn)行模2加調(diào)用查表函數(shù)進(jìn)行查表置亂對(duì)woman進(jìn)行置亂的效果

第四部分分析結(jié)論結(jié)論大家也可以做成是隨原圖像模板中像素的多少而變化的隨機(jī)置亂模板。當(dāng)然，也可以選取不同形狀的置亂模板，如與原圖像模板寬度相同或不同的矩形，星形等?？傊痪湓?，將圖像的原始信息破壞得越大越好，不過(guò)，這種破壞一定是可以復(fù)原的。

圖像的幻方置亂圖像的幻方變換

定義（幻方）n階方陣M={mij}，i,j=1,2,3…n為二維幻方，當(dāng)且僅當(dāng)（1），有（c為僅與n有關(guān)的常數(shù)）（2）特別的，當(dāng)mij∈{1,2,3…n2}且兩兩不同時(shí)，稱M為n階標(biāo)準(zhǔn)幻方。此時(shí)，。

常用的標(biāo)準(zhǔn)幻方的求解參數(shù)表

nabcdpq512130071213001121130013521710一些與6互質(zhì)的n121300取階為5,7,11下的標(biāo)準(zhǔn)幻方示意圖（不唯一）

3階標(biāo)準(zhǔn)幻方9次變換復(fù)原示意圖

得到密鑰由此，我們可以得到密鑰控制的方法。設(shè)算法加密鑰為ekey，則解密鑰為dkey分別表示輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行幻方置亂的次數(shù)，僅要求ekey+dkey=n2即可。第一部分模板制作模板選取并制作變換表

我們這里選取11階標(biāo)準(zhǔn)幻方作置亂模板，因?yàn)?1階幻方不唯一，所以這個(gè)置亂模板也不唯一。將11階幻方改成行列查找表（見(jiàn)教材）。

第二部分置亂過(guò)程第三部分置亂效果文本圖像進(jìn)行幻方置亂后的效果

第四部分分析結(jié)論結(jié)論這種方法對(duì)于文本圖像的置亂效果還是比較好的，在置亂的過(guò)程中文字內(nèi)容是完全不可讀的。經(jīng)過(guò)121次幻方置亂后文本圖像就還原了，如果利用教材中的magicsquares.m函數(shù)自己編程推算出高階標(biāo)準(zhǔn)幻方，相信效果會(huì)更好。另外，將低階幻方作置亂模板置亂的結(jié)果再以圖像塊為單位進(jìn)一步置亂，也能取得良好的置亂效果。

圖像的Hash置亂Hash置亂

對(duì)于m×n個(gè)像素點(diǎn)，我們要求使用隨機(jī)置換函數(shù)置換m×n個(gè)，就完成了圖像的Hash置亂。這個(gè)算法具有無(wú)沖突（collision）和強(qiáng)密鑰控制的特點(diǎn)，是一個(gè)良好的圖像置亂算法。但這種算法不是對(duì)合的，所以在實(shí)現(xiàn)上較前兩種復(fù)雜一些。另外，其算法執(zhí)行起來(lái)也比較費(fèi)時(shí)間。第一部分置亂過(guò)程置亂過(guò)程分析原圖像尺寸并補(bǔ)遺

調(diào)用隨機(jī)置換函數(shù)進(jìn)行置亂第二部分置亂效果

woman圖像hash置亂后的效果

第三部分效果分析使用Hash進(jìn)行置亂的優(yōu)點(diǎn)這個(gè)算法具有無(wú)沖突（collision）和強(qiáng)密鑰控制的優(yōu)點(diǎn)?？梢赃M(jìn)行全幅度的置亂，因此，原始圖像信息蕩然無(wú)存，效果很好。

使用置亂后圖像隱藏的優(yōu)點(diǎn)

使用置亂方法可以增加圖像偽裝的魯棒性

首先，將圖像置亂后，將得到一幅雜亂無(wú)章的圖像，這個(gè)圖像無(wú)色彩、無(wú)紋理、無(wú)形狀，從中無(wú)法讀取任何信息，那么，將這樣一幅圖嵌入到另一幅普通圖像時(shí)就不易引起那幅圖色彩、紋理、形狀的太大改變，甚至不會(huì)發(fā)生改變，這樣人眼就不易識(shí)別，從而逃出了第三方的視線。使用置亂方法可以增加圖像偽裝的魯棒性其次，由于秘密圖像是置亂后的圖像，根據(jù)上述的圖像的“三無(wú)”特征，第三方根本不可能對(duì)其進(jìn)行色彩、紋理、形狀等的統(tǒng)計(jì)分析，即便他們截取到了秘密圖像，也是無(wú)能為力。

使用置亂方法可以增加圖像偽裝的魯棒性而且，如果第三者企圖對(duì)秘密圖像進(jìn)行反置亂，這也是不可能的，由于圖像置亂有很多種方法，每種方法又可以使用不同的置亂模板算法，設(shè)置不同的參數(shù)，使用者有很大的自由度，他可以根據(jù)自己的想法得到不同的結(jié)果，相反，這給企圖截獲秘密信息的第三方帶來(lái)了很大的困難，使他們需要耗費(fèi)巨大的計(jì)算量來(lái)窮舉測(cè)試各種可能性。

使用置亂方法可以增加圖像偽裝的魯棒性最后，可以抵抗第三方