題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于Hilbert曲線的數(shù)字圖像置亂的加密與解密的方法和實(shí)踐
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 本作品基于經(jīng)典的Hilbert圖像置亂方法，利用Hilbert曲線的算術(shù)化公式設(shè)計(jì)出多種Hilbert圖像置亂方法并給出計(jì)算其編碼和解碼的方法。利用這種方法進(jìn)行數(shù)字圖像置亂，不僅密約較多，而且可為用戶專門設(shè)計(jì)，大大加大了保密性和實(shí)用性。仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果表明，使用這種方法置亂對圖像進(jìn)行置亂具有較好的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，從而驗(yàn)證了該方法的有效性。通過實(shí)驗(yàn)證明該方法具有較好的實(shí)用性。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,人們通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字圖像信息交流越來越多，網(wǎng)絡(luò)傳輸中的圖像安全性問題日益突出。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(jìn)而導(dǎo)致比較嚴(yán)重的后果和造成很大的損失。數(shù)字圖像的置亂技術(shù)是圖像信息隱藏和偽裝的重要的手段之一，但傳統(tǒng)的數(shù)字圖像亂置加密方法相對單一。本文基于經(jīng)典的Hilbert圖像置亂方法，利用Hilbert曲線的算術(shù)化公式設(shè)計(jì)出多種Hilbert圖像置亂方法并給出計(jì)算其編碼和解碼的方法，使得Hilbert曲線加密解密的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性大大降低。利用這種方法進(jìn)行數(shù)字圖像混合置亂，不僅密約較多，而且可為用戶專門設(shè)計(jì)，大大加大了保密性和實(shí)用性。根據(jù)本文所提出的理論方法制作了數(shù)字圖像置亂軟件包，仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果表明，使用這種方法置亂對圖像進(jìn)行置亂具有較好的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。加密后的圖像文件大小不改變，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸加密圖像不僅起到保密作用且傳輸信息量不增加。由此證實(shí)該方法具有較好的實(shí)用性。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 傳統(tǒng)的Hilbert曲線圖形置亂加密解密算法復(fù)雜效率不高，同時(shí)方法單一在實(shí)踐中未得到廣泛使用，本作品利用我們獨(dú)特的Hilbert曲線的算術(shù)化公式設(shè)計(jì)出多種Hilbert圖像置亂方法并給出計(jì)算其編碼和解碼的方法。通過實(shí)驗(yàn)證明，使用這種方法置亂對圖像進(jìn)行置亂具有較好的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- Hilbert曲線用于數(shù)字圖像置亂，不僅具有非常大的置亂路徑選擇空間以便于圖像加密，而且具有很好的置亂效果和極大的置亂周期，增強(qiáng)了圖像的安全性。除此以外，利用Hilbert填充曲線的Hilbert序算術(shù)計(jì)算公式的算法還適用于任意大小的圖像，方法簡單、靈活、有效，易于計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，在數(shù)字圖像安全性方面有較好的應(yīng)用前景。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 采用Hilbert曲線方法進(jìn)行圖像置亂，規(guī)則簡單，易于編程，成本低廉，且簡單、靈活、有效，在網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)确矫嬗休^好的應(yīng)用前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 數(shù)字圖像的置亂技術(shù)是圖像信息隱藏和偽裝的重要的手段之一。本文基于經(jīng)典的Hilbert圖像置亂方法，利用Hilbert曲線的算術(shù)化公式設(shè)計(jì)出多種Hilbert圖像置亂方法并給出計(jì)算其編碼和解碼的方法。利用這種方法進(jìn)行數(shù)字圖像置亂，不僅密約較多，而且可為用戶專門設(shè)計(jì)，大大加大了保密性和實(shí)用性。根據(jù)本文所提出的理論方法制作了數(shù)字圖像置亂軟件包，仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果表明，使用這種方法置亂對圖像進(jìn)行置亂具有較好的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，從而驗(yàn)證了該方法的有效性。通過實(shí)驗(yàn)證明該方法具有較好的實(shí)用性。
獲獎情況
- 該作品是在對Hilbert曲線的算術(shù)化公式計(jì)算其編碼和解碼的研究的基礎(chǔ)上由自然科學(xué)基金（60962009）資助完成的。
鑒定結(jié)果
- 采用Hilbert曲線方法進(jìn)行圖像置亂，規(guī)則簡單，易于編程，成本低廉。同時(shí)基于Hilbert曲線的數(shù)字圖像置亂方法簡單、靈活、有效，所以在網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸?shù)确矫嬗休^好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
- [1] 楊曉玲. 一類矩形Hilbert填充曲線的編碼與解碼公式化算法. 國家自然科學(xué)基金（60962009）資助項(xiàng)目研究成果 待發(fā) [2] 楊曉玲,高文. 變異的Hilbert-Type填充曲線的設(shè)計(jì)及其編碼和解碼計(jì)算公式. 國家自然科學(xué)基金（60962009）資助項(xiàng)目研究成果 待發(fā) [3] 陸宗騏. C/C++圖像處理編程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006 [4] 林雪輝,蔡利棟. 基于Hilbert曲線的數(shù)字圖像置亂方法研究[J]. 中國體視學(xué)與圖像分析 2004(9)：224-227 [5] 李珊珊,譚勇,張宏輝. 基于Vigenère密碼的數(shù)字圖像置亂方法[J]. 計(jì)算機(jī)工程2008(5)：144-146 [6] 周長發(fā). 精通Visual C++圖像處理編程[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2006 [7] Xiaoling Yang. A Formulated Hilbert Order Encoding and Decoding Algorithm Based on The Arithmetic-analytical Expression of Space-filling Curves. 國家自然科學(xué)基金（60962009）資助項(xiàng)目研究成果 待發(fā) [8] Go stman C, L indenbaum M. On the metric properties of discrete space-filling curves[J]. IEEE Trans. on Image Processing, 1996,5 (4) : 794～ 797
同類課題研究水平概述
- Hilbert曲線掃描是一種連續(xù)、沒有交叉且經(jīng)過相鄰點(diǎn)的2維空間掃描方法，它是所有掃描曲線中最好地保持空間局部鄰接性的曲線，比其他掃描方法具有明顯的優(yōu)越性，在圖象處理、多維數(shù)據(jù)庫索引等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。Hilbert填充曲線的應(yīng)用依賴于其編碼和解碼的計(jì)算，經(jīng)典的算法都是基于L系統(tǒng)的迭代或遞歸算法，面對大型和高維問題應(yīng)用時(shí)，計(jì)算仍非常耗時(shí)，影響了填充曲線在實(shí)際中的應(yīng)用和普及。到目前為止，尚未見到用算術(shù)化公式來計(jì)算其編碼和解碼的。 國內(nèi)外不少學(xué)者都對Hilbert曲線的快速生成算法和Hilbert序編碼和解碼算法進(jìn)行研究。如在A. R. Butz 提出來An algorithm for generating Hilbert's space-filling curve in a byte-oriented manner is presented。Breinholt and Schierz J提出了一個簡單的遞歸技術(shù)算法，該算法可以快速，有效生成Hilbert曲線的點(diǎn)。Chih-Sheng Chen等人用的封閉形式張量積函數(shù)公式，設(shè)計(jì)遞歸和迭代編碼算法。Ningtao Chen等人提出了基于希爾伯特矩陣的復(fù)制新的新變種Hilbert 填充曲線的編碼與解碼迭代算法。這些都作可為Hilbert序編碼和解碼公式解的研究的基礎(chǔ)。
