【正文】 (3) the invention of the integrated circuit (IC) at Texas Instruments in 1958。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 20 附 錄 附錄 A 外文資料 The research of digital image processing technique Introduction Interest in digital image processing methods stems from two principal application areas: improvement of pictorial information for human interpretation。最終，我才能順利完成論文的創(chuàng)作。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 17 第５章 總 結(jié) 隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展和 Inter 技術(shù)的日益成熟，使得網(wǎng)絡(luò)信息安全問題日益突出，正越來越受到社會的普遍關(guān)注。 基于混沌系統(tǒng)的圖像加密算法設(shè)計 加密算法設(shè)計 文中采用 了灰度置亂的方法，灰度置亂的加密規(guī)則 [14]表達(dá)如下式 44 所示： (44) ? ?, , , , ,m o d 2 5 6x y x y x y x yC P K K? ? ?石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 14 式中， 1 ,1x M y N? ? ? ?； P—— 圖像矩陣； K—— 加密矩陣，即由混沌序列構(gòu)造的加密矩陣； C—— 加密后的矩陣。由于這個差別，把混沌的隨機(jī)性稱為類隨機(jī)性是比較合適的。當(dāng)系統(tǒng)同時滿足遍歷性和混合性時，就相當(dāng)于在信號統(tǒng)計分析中各態(tài)歷經(jīng)的。混沌由確定性系統(tǒng)產(chǎn)生和具有有界性，這意味著是可以通過適當(dāng)?shù)姆椒▉磉_(dá)到可控的，而且也 是可觀測和可實現(xiàn)的。 混沌的定義 當(dāng)今科學(xué)界認(rèn)為，混沌是無處不在的：自來水龍頭的滴水花樣由穩(wěn)態(tài)變?yōu)殡S機(jī)；在風(fēng)中旗幟的前后拍動；在高速公路上汽車用具的形態(tài)中；在氣候變化等等情形中，都會出現(xiàn)混沌。 小結(jié) 上述文中提出了一種改進(jìn)的 Arnold 的變換圖像加密技術(shù)，充分利用了矩陣的特性，同時結(jié)合偽隨機(jī)序列，從而增加了密鑰量，避免了因密鑰不足導(dǎo)致安全性不足的缺點， 可以看出得到了較好的置亂效果， 所以針對遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷技術(shù)中圖片的傳輸?shù)陌踩宰隽撕芎玫谋Ｕ希?具有可行性和有效性。因此，我們必 須經(jīng)過一定的變換使其符合要求。只有將初值和本原多項式信息傳給接收方才可以實現(xiàn)解密。如大小為 128 *128 的圖像迭代 96 次后將回到原圖 ,大小為 240 *240 的圖像迭代 60 次后將回到原圖 ,大小為 256 *256 的圖像迭代 192 次后將回到原圖。此外，目前給出的置亂加密算法大多是基于數(shù)學(xué)變換的，去亂過程有時也可通過置亂加密的周期性獲得。所以用 Matlab進(jìn)行圖像的仿真及變 換運算，會得到較好的效果，同時操作很方便。圖像灰度值變換主要是利用密鑰產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列改變原始圖像的灰度值。 (4)數(shù)字圖像信息并不像文本信息那么敏感 ， 它允許一定的失真度 ， 只要將圖像失真控制在人的視覺不能覺察的范圍內(nèi)是完全可以接受的 ， 許多情況下 ， 甚至視覺上覺察到一定的失真也是可以的。傳統(tǒng)的加密算法未能很好解決這一棘手問題。 數(shù)字圖像加密技術(shù)的基本原理 加密傳輸?shù)睦碚? 一個密碼系統(tǒng)包含明文空間、密文空間、密鑰空間和算法。對這樣大數(shù)據(jù)量的圖像進(jìn)行處理，必須要有計算機(jī)才能勝任。為了能用計算機(jī)對圖像 I 進(jìn)行處理，則將連續(xù)圖像的的值域 ? ?,f xy 從實數(shù)域映射到整數(shù)域，即得到數(shù)字圖像。從 仿真 結(jié)果可以看出，這種方法可以避免原 方法的周期性，抗破譯性更強。這種加密機(jī)制的設(shè)計思想是加密算法可以公開，通信的保密性完全依賴于密鑰的保密性。排列是迭代進(jìn)行的，迭代次數(shù)可以作為密鑰的一部分，具有較好的加密效果。由于這些圖像信息涉及個人隱私，或者某些圖像數(shù)據(jù)的特殊性，即發(fā)送雙方都不希望網(wǎng)絡(luò)上所傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)被未授權(quán)者所瀏覽或處理，而且有的涉及到國家安全，因而圖像數(shù)據(jù)的保護(hù)越來越受到社會的普遍重視 [1]。 12 基于混沌系統(tǒng)的圖像加密算法設(shè)計 11 混沌的基本性質(zhì) 3 圖像的數(shù)字化及數(shù)學(xué)表示 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 圖像加密技術(shù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用研究 Research of Image Encryption Technology in Remote Medical Diagnosis System 2021 屆 電氣工程 系 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué) 號 20216130 學(xué)生姓名 宋曉芳 指導(dǎo)教師 鄭 偉 完成日期 2021 年 5 月 25 日 摘 要 隨著計算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)進(jìn)入迅猛發(fā)展時期。3 數(shù)字圖像的特點 13 加密算法設(shè)計 20 附錄 B 程序清單 通過圖像加密技術(shù)操作后，原來的數(shù) 字圖像變?yōu)轭愃朴谛诺离S機(jī)噪聲的信息，這些信息對不知道密鑰的網(wǎng)絡(luò)竊聽者是不可識別的 (除非進(jìn)行了有效破譯 )，進(jìn)而可以有效地保護(hù)傳輸中的圖像數(shù)據(jù)。置亂變換是數(shù)字圖像加密中研究的比較廣泛的一種方法。 (4)20 世紀(jì) 60 年代，人們發(fā)現(xiàn)了一種特殊的自然現(xiàn)象混沌（ chaos）。第二種技術(shù) 是基于混沌序列的圖像加密技術(shù)，它的 主要特點是 對 混沌系統(tǒng)的初始值和參數(shù)有較好的敏感性。換言之，數(shù)字圖像就是圖像經(jīng)過采樣、量化后的二維空間中離散點的有序集合。 (2)數(shù)字圖像占用的頻帶較寬。其中，算法和密鑰是密碼系統(tǒng)的基本單元，算法相對穩(wěn)定，視為常量，密鑰不固定，視為變量。 (2)與文本相比 ,圖像的數(shù)據(jù)量大得多 ， 這使得圖像的實時加密變得非常困難。 圖像加密方法分類 目前圖像加密技術(shù)主要有 :圖 像像素空間位置置亂 ,圖像灰度值變換 ,對空間位置與灰度值均進(jìn)行加密操作。對空間位置與灰度值均進(jìn)行加密操作就是把前兩者結(jié)合起來的一種思想。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 7 ? ?39。 目前，數(shù)字圖像置亂加密的方法有許多種，如 Arnold 變換，幻方變換，抽樣技術(shù)等等，本文中主要應(yīng)用了在經(jīng)典 Arnold 變換基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的 Arnold 變換。 ? ?, 0 ,1, 2 , , 1x y N??石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 8 經(jīng)典 Arnold 變換的算法實現(xiàn)和結(jié)果分析 這里采用的是一幅 420*342 的一幅醫(yī)用大腦圖像，因此算法首先將該圖像轉(zhuǎn)換為了 240*240 的圖像，然后經(jīng)仿真得到的置亂圖像如下圖 32 所示： (a)原始圖像 (b)置亂一次 (c)置亂 2次 (d)置亂 3次 (e)置亂 10次 (f)置亂 190次 (g)置亂 191次 (h)置亂 192次 圖 32 經(jīng)典 Arnold變換置亂效果圖 Arnold 變換是一種廣泛應(yīng)用的經(jīng)典置亂變換方法，圖 2 示意了經(jīng)過處理后的大小為 256*256 像素的醫(yī)學(xué)灰度圖像大腦以二維 Arnold 變換置亂若干次的不同效果圖，可以看出，隨著置亂次數(shù)增加，圖像開始雜亂。由于偽隨機(jī)序列的這種類隨機(jī)噪聲特性，使得攻擊者在不知道加密初值和本原多項式的時候很難破解加密圖像。對于圖像的灰度值來說，每一個像素點的灰度值是一個范圍在 0~255 內(nèi)的整數(shù)，但是得到的混沌序列值很可能超過這個范圍，有的甚至為負(fù)值。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 11 第 4 章 基于混沌的圖像加密技術(shù) 混沌系統(tǒng)的基本理論 傳統(tǒng)的加密算法，如 DES 和 IDESA，它們都不適合對圖像進(jìn)行加密，因為圖像的信息量很大。實質(zhì)上，混沌是直接研究我們看得見摸得著的宇宙，以及在與人類本身的尺度大小差不多的對象中發(fā)生的過程。混沌具有非周期性，這表明它具有寬的頻帶和類噪聲的特點，基于此，正好用其掩蓋所傳送的通信信息，使這些信息看起來像是寬帶的噪聲一樣，難于提取。此時。 混沌系統(tǒng)與數(shù)字圖像 在數(shù)字圖像加密技術(shù)中，引入混沌映射模型產(chǎn)生的混沌序列可以帶來以下的優(yōu)點：第一，混沌序列的產(chǎn)生極為方便，只需給出一個參數(shù) u 和初值 s，便可產(chǎn)生數(shù)量眾多的混沌序列，可用于需要大量圖像加密的場合；第二，混沌序列是一 個類似隨機(jī)的過程，而且從混沌序列的值很難推出原始的參數(shù)和初值，因此具有較好的保密性；第三，混沌序列具有良好的相關(guān)特性。 整個加密過程的框 圖 45 如下： 圖 45 混沌加密算法框 圖 選擇一幅醫(yī)用骨頭圖像作為仿真圖像，首先讀入初始圖 像，經(jīng)過圖像預(yù)處理后，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn) 256*256 的圖像，然后輸入 Logistic 混沌映射序列的初始值 m（ 1）=，取分形參數(shù) ? =4，按照 Logistic 混沌序列的迭代方法便可產(chǎn)生混沌序列。 圖像加密技術(shù)作為保障網(wǎng)絡(luò)傳輸安全的一種手段，吸引了廣大學(xué)者的廣泛關(guān)注，本文在圖像加密技 術(shù)主要做了如下幾方面工作： Arnold 變換技術(shù)的定義、特點，同時對其進(jìn)行了加密解密的仿真實驗，通過效果圖總結(jié)出這種經(jīng)典變換存在的缺點和不足。鄭 老師 嚴(yán)謹(jǐn)求實，認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)，深厚的知識積淀，使我受益匪淺。 and processing of image data for storage, transmission, and representation for autonomous machine perception. This chapter has several objectives: (1)to define the scope ofthe field that we call image processing。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)論文 23 (4) the development of operating system in the early 1960s。 (2) the development in the 1950s and 1960s of the highlevel programming languages COBOL (Common BusinessOriented Language) and FORTRAII,( Formula Translator)。 最后，感謝在百忙中抽出時間閱讀本文的各位評委。在此，我要向他們表示深深的謝意！ 首先，在論文的選題構(gòu)思、課題研究及論文寫作過程中，每當(dāng)我遇到疑難問題時，鄭 老師 總是耐心地幫我分析，幫我度過了一個個難關(guān)。因此此加密系統(tǒng)具有較高的保密性同時表示了此種算法的可行性。 還有一種對 Logistic 映射改進(jìn)后的序列，具體公式如下式 43 所示： 21 1nnxx?? ?? (43) 這是一種均值為 0的滿 Logistic映射，當(dāng)時， 上式處于混沌狀態(tài)， 滿 Logistic 映射序列關(guān)于 0 對稱分布，即序列的均值為 0。所謂局部穩(wěn)定性實質(zhì)系統(tǒng)運動的某方面（如某些維度上）的行為強烈地依賴于初始條件?；旌闲詣t表示系統(tǒng)軌道初始狀態(tài)的選擇，不影響軌道的統(tǒng)計特性。 (1)由確定性產(chǎn)生 (2)具有有界性 (3)具有非周期性 (4)對初始條件具有極端敏感性