圖像置亂課件

圖像置亂《信息隱藏實驗教程》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像素移動到b像素的位置上，b像素移動到c像素的位置上……使其變換成雜亂無章難以辨認的圖像。

圖像置亂的優(yōu)點置亂實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)對原圖像取一個固定模板，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

由于我們實驗中選取了固定的模板（菱形），我們可以采取查表的方法編寫程序，32×32的菱形置亂變換表見教材。置亂過程首先分析原圖像尺寸并補遺在圖像置亂機制中引入一個簡單的密鑰控制。將由密鑰生成的第一個[128，255]的隨機整數(shù)與置亂的結(jié)果進行模2加調(diào)用查表函數(shù)進行查表置亂對woman進行置亂的效果

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痪湓挘瑢D像的原始信息破壞得越大越好，不過，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，稱M為n階標準幻方。此時，。

常用的標準幻方的求解參數(shù)表

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

3階標準幻方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階標準幻方作置亂模板，因為11階幻方不唯一，所以這個置亂模板也不唯一。將11階幻方改成行列查找表（見教材）。

第二部分置亂過程第三部分置亂效果文本圖像進行幻方置亂后的效果

第四部分分析結(jié)論結(jié)論這種方法對于文本圖像的置亂效果還是比較好的，在置亂的過程中文字內(nèi)容是完全不可讀的。經(jīng)過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準幻方，相信效果會更好。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

對于m×n個像素點，我們要求使用隨機置換函數(shù)置換m×n個，就完成了圖像的Hash置亂。這個算法具有無沖突（collision）和強密鑰控制的特點，是一個良好的圖像置亂算法。但這種算法不是對合的，所以在實現(xiàn)上較前兩種復(fù)雜一些。另外，其算法執(zhí)行起來也比較費時間。第一部分置亂過程置亂過程分析原圖像尺寸并補遺

調(diào)用隨機置換函數(shù)進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進行置亂的優(yōu)點這個算法具有無沖突（collision）和強密鑰控制的優(yōu)點。可以進行全幅度的置亂，因此，原始圖像信息蕩然無存，效果很好。

使用置亂后圖像隱藏的優(yōu)點

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，將得到一幅雜亂無章的圖像，這個圖像無色彩、無紋理、無形狀，從中無法讀取任何信息，那么，將這樣一幅圖嵌入到另一幅普通圖像時就不易引起那幅圖色彩、紋理、形狀的太大改變，甚至不會發(fā)生改變，這樣人眼就不易識別，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”特征，第三方根本不可能對其進行色彩、紋理、形狀等的統(tǒng)計分析，即便他們截取到了秘密圖像，也是無能為力。

使用置亂方法可以增加圖像偽裝的魯棒性而且，如果第三者企圖對秘密圖像進行反置亂，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了很大的困難，使他們需要耗費巨大的計算量來窮舉測試各種可能性。

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