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图像加密是图像安全保护的核心技术,它是保护图像安全的一种直接有效的方法,同时还是信息隐藏和数字水印等应用不可或缺的重要技术。数字水印技术是解决多媒体作品版权保护与信息安全的有效手段。因此,在多媒体技术日益发展的今天,研究图像加密和数字水印技术具有重要的理论和现实意义。
本文首先介绍数字图像加密与水印技术的研究现状及意义,而后以混沌特性为基础,对基于混沌的图像加密和小波域数字水印算法进行深入研究,本文主要工作如下:
首先分析混沌系统的特性,改进两种基于混沌的数字图像加密算法,一种是针对传统算法密钥空间小的特点,提出将logistic混沌映射与Arnold置换相结合,图像分块后对算法中的像素值置乱方式进行改进,使加密后的图像不仅改变像素值也改变了像素位置,增加了破译的难度。另一种是在频域和低维混沌映射图像加密算法的基础上做出改进,提出一种基于小波域的二维混沌加密算法,利用一维和二维logistic混沌映射,对小波分解后的系数进行安全度一般的混沌模板加密。对低频小波系数进行安全度高的位扩展加密,该算法对图像的关键信息进行重点加密提高了加密速度,不仅保持单一混沌映射模型的固有优点,又能有效的扩大密钥空间,并且有良好的统计特性,进一步提高加密图像的抗破译能力。
然后研究小波域的水印算法,针对二值水印图像含信息量少和水印预处理后易被攻击的缺点,提出一种将二维混沌系统应用到灰度水印图像预处理中,对水印图像进行混沌加密。改进小波域中频嵌入水印的算法,对部分细节子带进行分块,选择能量块较大的系数嵌入水印,该算法在水印提取过程中需要原始载体图像。仿真结果表明加密后的灰度水印图像安全度高,不易被破解,并且该算法能很好抵抗滤波、噪声、剪切和JPEG压缩等常见图像攻击,具有很好的不可见性和较强的鲁棒性。