數(shù)字圖像加密技術(shù)課件

基于Matlab的數(shù)字圖像加密解密技術(shù)研究

Contents隨機(jī)打亂各層的行或列2像素點(diǎn)隨機(jī)打亂3像素點(diǎn)RGB值的縮放4概述1總結(jié)5一、概述隨著社會(huì)科學(xué)的進(jìn)步，多媒體技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)普及率的提升，越來(lái)越多的數(shù)字圖像得以在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，并逐步成為人們獲取信息的主要途徑，因此對(duì)圖像的安全保密有更高的要求。例如，圖像數(shù)據(jù)所有者在Internet上傳輸他所擁有的圖像時(shí)，為了保護(hù)自身的利益，就需要對(duì)發(fā)送的圖像通過(guò)可靠的加密技術(shù)進(jìn)行處理；在遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中，病人的照片等圖像數(shù)據(jù)必須在加密之后才能在網(wǎng)上傳輸。于是圖像的加密、解密技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。

摘要1

數(shù)字圖像加密解密技術(shù)是隨著信息安全與保密被重視而發(fā)展起來(lái)的。良好的數(shù)字圖像加密算法一方面可以達(dá)到使非法使用者無(wú)法破譯圖像內(nèi)容的目的。Digitalimageencryption,decryptiontechnologyiswiththedevelopmentofinformationsecurityandconfidentialityareconsidered.Gooddigitalimageencryptionalgorithmbasedontheonehand,canachievethepurposeofmakingillegalusersunabletodecipherimagecontent.2

Matlab里的imread函數(shù)可用于讀取圖片文件中的數(shù)據(jù)。讀進(jìn)去的數(shù)據(jù)為一個(gè)三層的矩陣，矩陣的行或列表示圖像每一個(gè)像素點(diǎn)的位置。矩陣的第一層、第二層、第三層分別代表紅、綠、藍(lán)三種像素（RGB色域）。對(duì)此，可設(shè)計(jì)以下幾種加密方法：①隨機(jī)打亂各層的行或列。②隨機(jī)打亂像素點(diǎn)③像素點(diǎn)RGB值的縮放。準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)2imread：用于讀取圖片文件中的數(shù)據(jù)，對(duì)于RGB圖像返回一個(gè)m*n*3的矩陣。size：該函數(shù)返回的是一個(gè)行向量，該行向量的第一、二、三個(gè)元素分別是矩陣的行數(shù)、列數(shù)和層數(shù)。randsample：該函數(shù)調(diào)用格式為randsample(n,k)，其可產(chǎn)生一個(gè)元素?cái)?shù)量為k，從1到n的列向量。reshape:該函數(shù)可將矩陣重新排列，調(diào)用方式為reshape(A,m,n,q)即將矩陣A重置為m*n*q的矩陣。find：可找出矩陣中某一元素的位置準(zhǔn)備知識(shí)2A(b)：可將矩陣A中的元素按照向量b的順序重新排列二、隨機(jī)打亂各層的行或列用imread函數(shù)將圖像讀入矩陣RGB中,

RGB是一個(gè)m行n列3層的矩陣。用randsample產(chǎn)生一個(gè)與圖像矩陣RGB的行數(shù)m相等的整數(shù)隨機(jī)數(shù)列并返回到r中。這樣就可以將原圖像矩陣的行隨機(jī)打亂，將打亂后的矩陣返回至RGBS中。用find函數(shù)找出向量r內(nèi)從1到m的元素的位置并返回到向量f。至此就可以將打亂的圖像還原。原理：二、隨機(jī)打亂各層的行或列clearRGB=imread('lenna.jpg');s=size(RGB);r=randsample(s(1),s(1));RGBS=RGB(r,:,:);t=1;j=1;f=1:r;whilet<=length(r)f(j)=find(r==t);t=t+1;j=j+1;endf;RGBE=RGBS(f,:,:);subplot(1,2,1);imshow(RGBS);title('加密后','fontsize',20);subplot(1,2,2);imshow(RGBE);title('解密后','fontsize',20);程序一二、隨機(jī)打亂各層的行或列二、隨機(jī)打亂各層的行或列clearRGB=imread('321.jpg');s=size(RGB);i=randsample(s(2),s(2));RGBS=RGB(:,i,:);t=1;j=1;f=1:i;whilet<=length(i)f(j)=find(i==t);t=t+1;j=j+1;endf;RGBE=RGBS(:,f,:);subplot(1,2,1);imshow(RGBS);title('加密后','fontsize',20);subplot(1,2,2);imshow(RGBE);title('解密后','fontsize',20);程序二二、隨機(jī)打亂各層的行或列二、隨機(jī)打亂各層的行或列clearRGB=imread('321.jpg');s=size(RGB);i=randsample(s(1),s(1));RGBS=RGB(i,:,:);t=1;j=1;f=1:i;whilet<=length(i)f(j)=find(i==t);t=t+1;j=j+1;endi1=randsample(s(2),s(2));RGBS1=RGBS(:,i1,:);t1=1;j1=1;f1=1:i1;whilet1<=length(i1)f1(j1)=find(i1==t1);t1=t1+1;j1=j1+1;endRGBE1=RGBS1(:,f1,:);RGBE=RGBE1(f,:,:);subplot(1,2,1);imshow(RGBS1);title('加密后','fontsize',20);subplot(1,2,2);imshow(RGBE);title('解密后','fontsize',20);程序三二、隨機(jī)打亂各層的行或列二、隨機(jī)打亂各層的行或列打亂矩陣行或列的方法運(yùn)算步驟少、運(yùn)算速度快，可對(duì)較大圖像文件進(jìn)行加密。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于一些特殊的圖像無(wú)法進(jìn)行加密。缺點(diǎn)：二、隨機(jī)打亂各層的行或列三、像素點(diǎn)隨機(jī)打亂用imread函數(shù)將圖像讀入矩陣RGB中,

RGB是一個(gè)m行n列3層的矩陣。randsample可產(chǎn)生隨機(jī)向量，用此函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)值為從1到m*n*3的行向量并返回到r中。用reshape函數(shù)將RGBS中的所有元素重置為新的矩陣并返回到RGBSS中。用find函數(shù)找出向量r內(nèi)從1到m的元素的位置并返回到向量f。至此就可以將打亂的圖像還原。原理：

由于真彩圖像的矩陣元素非常多，這種加密算法運(yùn)算速度較慢。三、像素點(diǎn)隨機(jī)打亂優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：

像素點(diǎn)隨機(jī)打亂算法即將圖像文件的每一個(gè)像素點(diǎn)隨機(jī)打亂。這種算法的加密效果非常好，加密用的隨機(jī)數(shù)列更提高了這種算法的加密性。程序四三、像素點(diǎn)隨機(jī)打亂clearRGB=imread('lenna.jpg');s=size(RGB);n=s(1)*s(2)*s(3);r=randsample(n,n);RGBS=RGB(r);RGBSS=reshape(RGBS,s(1),s(2),s(3));t=1;j=1;f=1:n;whilet<=length(r)f(j)=find(r==t);t=t+1;j=j+1;endRGBE=RGBS(f);RGBEE=reshape(RGBE,s(1),s(2),s(3));subplot(1,2,1);imshow(RGBSS);title('加密后','fontsize',20);subplot(1,2,2);imshow(RGBEE);title('解密后','fontsize',20);三、像素點(diǎn)隨機(jī)打亂每個(gè)像素都有各自的顏色值，其顏色值按一定倍數(shù)縮放，將其原數(shù)值進(jìn)行覆蓋，便產(chǎn)生了與原圖像不同的圖像，起到了加密的作用。這種加密方法加密效果會(huì)隨倍數(shù)的增加其效果會(huì)更好，但由于過(guò)于簡(jiǎn)單，易被解密。用imread函數(shù)將圖像讀入矩陣RGB中,假設(shè)RGB是一個(gè)m行n列3層的矩陣。Rand函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)m行n列3層的由隨機(jī)數(shù)組成的矩陣，并返回到r中，再返回時(shí)可以數(shù)乘一個(gè)數(shù)改變其縮放倍數(shù)。用矩陣的點(diǎn)運(yùn)算，通過(guò)點(diǎn)乘、點(diǎn)除，可得到加密解密圖像。程序五clearRGB=imread('lenna.jpg');s=size(RGB);r=rand(s(1),s(2),s(3))*50;RGBD=im2double(RGB);RGBS=RGBD.*r;RGBE=RGBS./r;subplot(1,2,1);imshow(RGBS);title('加密后','fontsize',20);subplot(1,2,2);imshow(RGBE);title('解密后','fontsize',20);