图像加密算法研究现状分析

来源:南粤论文中心(WWW.NYLW.NET) 作者:王劲辉 张西红 发表于:2011-01-23 15:28  点击:
【关健词】图像加密;研究现状;发展方向
随着Internet 技术的飞速发展,在网上任何人可以发布任何消息和查询各种信息,这就增加图像信息安全的难度。人类习惯接受图像的形象生动,因此图像使用十分广泛,是人类交流信息方式的首要选择。当代,在互联网任何人可以发布和拍卖他所拥有的图像数据,这就是产出数据交

一、中国和外国发展现状
  我国信息安全研究历经了通信保密、数据保护两个阶段,正在进入网络信息安全研究阶段,现已开发研制出防火墙、安全路由器、安全网关、黑客入侵检测、系统脆弱性扫描软件等。但因信息网络安全领域是一个综合、交叉的学科领域它综合了利用数学、物理、生化信息技术和计算机技术的诸多学科的长期积累和最新发展成果,提出系统的、完整的和协同的解决信息网络安全的方案,目前应从安全体系结构、安全协议、现代密码理论、信息分析和监控以及信息安全系统五个方面开展研究,各部分相互协同形成有机整体。
  按加密的手段来讲也可分为两大类:一类是应用图像数据的特点,再加上现代密码技术来达到加密的目的,如先对图像数据进行编码,再对编码信息进行加密;另一类是建立一种完全新式的密码体制来达到对图像数据加密的目的,如应用混沌动力系统加密图像数据。这些分类方法实际体现在某一具体的算法上时是相互交叉的,只是看问题的角度不同而已。
  二、数字加密解密技术的发展方向
  近年来,流密码的理论得到了长足的发展。相对而言,分组密码的研究进展较慢。其主要原因有以下几点:其一,前者的同步密码结构较后者简单;其二,前者有较为理想的数学分析工具,如频谱理论和分析技术、代数应用理论等;其三,分组密码的一个不足之处在于相同的明文组对应相同的密文组,这给密码分析者充分利用明文语言的冗余度提供了可能性。这就是说,密文的串检验破译对分组密码是一种挑战;其四,目前大多数国家的军事和外交保密通信似乎仍主要使用流加密方式。其五,自从密码技术及其理论诞生以来,密码系统的强度问题一直在困扰着密码设计者和分析者,问题的关键在于强度度量指标问题。传统分组密码和公钥密码的强度研究目前无多少进展,但流密码系统强度问题的研究已取得了突破性进展。其六,序列密码在实际应用中比分组密码容易处理。例如,两台计算机A、B它们之间要用密码方式交换信息,那么在发送信息方(信源)只要将原始的明文作加密处理,可同时将逐位加密后的结果直接送到信道上传给接收方(信宿),再由接收方根据信息的顺序解密就可以了,中间不必增加任何缓冲装置一一同步方式。而分组密码则不能如此处理,因为分组密码的任何一个分组都是一个完整的局部整体,从某一分组的部分信息都不能恢复原始的明文,必须等到该分组的全部信息收齐后才能进行解密操作,因此接收方通常需有一个缓冲装置来暂存部分信息,直到积满一个分组,然后才能解密,所以分组密码相应的设备要多于序列密码。
  近年来,图像加密解密技术的发展主要有以下几方面:
  (一)根据混沌思想的图像加密技术。随着物理方面的混沌动力学的发展,混沌系统是一个自然的密码系统被研究学者的研究得到证实,所以根据混沌原理的加密图像技术的研究成了一个有前景的研究课题和选择之一,得出许多研究成果在这个新兴领域之中。领域的算法的根本想法是首先密钥序列根据特定型的映射混沌等生成具有较高随机性和长周期组成,就着进行加密输出信息图像。因为由单维混沌序列组成操作的加密过程是一种十分简单的平凡的加密系统,无安全性和可靠性,所以,根据混沌系统多维操作的算法是未来主要的研究方向,在这方面已经取得重要成果。
  (二)图像置乱加密算法采用新的变换方法。过去的图像加密算法的。大部分利用Anlold变换或幻方变换来对图像像素进行置乱,安全性不高的算法,因此人们便探讨了许多独特的转换方法来对置乱图像以的提高和发现安全性的算法,提高效率对于这种方法的计算,安全性要求不太高的场合可以使用。
  (三)改进的根据密码学的数字图像加密算法。采用数学中良好数列的特性,改进标准DES算法的初始置换表后,图像加密放在下一步,雪崩效应和抗攻击能力得到良好的保证。根据几何曲线加密制度进行加密图像的技术,具有一定的推广性。但虽然安全性较高是这类算法对全部保密图像数字的结果,要利用数据的方式等多样行,复杂性较高的运算的不足。因此对图像采取有选择性的部分加密方法就成了目前的一个研究方向。
  (四)重用新发现的理论和已经开发工具来研究加密图像算法。如采用利用物理学中混沌系统产生二进序列来设定权值和阀值的神经网络,对每个像素进行加密运算,这种方法要利用数据的方式等多样行,复杂性较高的运算的不足。利用不对称分数傅立叶的特性,对X、Y方向中图像的分别实行加密利用不同级次的一维分数傅立叶变换来对图像进行,从计算机仿真看,效果是用有很好的。其于混沌映射的特有特点和各种特殊情形,产生混沌序列矩阵对小波变换矩阵系数进行调整,再对系数进行置乱处理,然后利用信息隐藏技术对密钥进行隐藏,这种方法要利用数据的方式等多样行,复杂性较高的运算的不足,但具有很好实用性。
  
  参考文献:
  [1]白冰,吴昊,徐丹.色彩传递算法的研究[J].云南大学学报,2006.
  [2]王少荣,李华.一种图像之间的颜色传输方法[J].计算机辅助设计与图形学学报,2006.
  [3]赵国英,向世明,李华.高阶矩在颜色传输中的应用[J].计算机辅助设计与图形学学报,2004.
  [4]胡国飞,傅健,彭群生.自适应颜色迁移[J].计算机学报,2004,(27):1245-1249.
  [5]张二虎,张洋.基于Mean-Shift聚类的色彩传递方法[J].西安理工大学学报.
 

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