JPEG2000图像的选择性加密算法研究

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随着计算机的普及以及互联网技术的飞速发展,信息安全问题引起了人们越来越多的注意,于是,对于多媒体信息,如常用的图像信息,对图像内容的有效加密和保护也显得越来越重要。许多典型的图像加密技术都是通过对传输图像的像素直接进行置乱来达到加密效果的,然而这类加密技术忽略了图像格式的特点,具有一定的局限性,因此,在实际应用中需要一种专门针对图像数据结构的图像加密算法。 针对JPEG2000数据结构的特殊性,本文研究了JPEG2000图像加密算法。通过分析研究JPEG2000图像编码过程和传统的数字图像加密算法,找到了衡量优秀的JPEG2000图像加密算法的标准,它们是实时性好,安全性高,对压缩比影响小及加密效果好。基于此,本论文给出了两种基于JPEG2000的图像选择加密算法。 本论文首先详细介绍了JPEG2000的编码原理,然后深入研究了基于JPEG2000的用私有初始化表(PIT,Private Initial Table)的加密算法,该算法首次将加密过程嵌入到JPEG2000的算术编码过程中,选择的加密对象是初始化编码器时用到的一个初始化表,通过改变初始化表中的上下文所对应的索引来达到加密目的,该算法加密效果较好,计算时间复杂度低,安全性也较高。随着计算机技术的发展,对图像加密效果,加密算法的计算时间复杂度及安全性的要求越来越高了,正是因为如此,在研究PIT算法的过程中,得出了另一种基于JPEG2000的图像选择性加密算法即用私有概率状态迁移表(PPSST,PrivateProbability State Shift Fable)的加密算法,该算法是通过改变JPEG2000自适应算术编码中采用的一个概率状态迁移表来达到加密效果的,该算法与PIT算法类似,加密对象都不涉及到小波系数和编码后的码流,都是在编码器编码时加密的,该算法的一个突出的优点就是比PIT算法的加密效果更好,另外该算法还具有时间复杂度低及对压缩性能影响小等优点,且完全适合高压缩率的有损压缩,可以满足版权保护等应用场合的需要。
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