【導(dǎo)讀】目前，圖像的所有者可以在Inter上發(fā)布和拍賣他所擁有的圖像，這種方式不但方。便快捷、不受地域限制，而且可以為所有者約大量的費(fèi)用。反映，是人類認(rèn)識(shí)世界和人類本身的重要源泉。圖像對(duì)我們并不陌生，它是用各種觀測(cè)系統(tǒng)以不同。形式和手段觀測(cè)客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼進(jìn)而產(chǎn)生視知覺的實(shí)體。圖像信息不僅包含。光通量分布，而且也還包含人類視覺的主觀感受。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們還可以人為地。創(chuàng)造出色彩斑斕、千姿百態(tài)的各種圖像。一幅圖像可以用一個(gè)2D數(shù)組(,)fxy來(lái)表示，這里x和y表示2D空間XY. 這時(shí)f表示灰度值，它常對(duì)應(yīng)客觀景物被觀察到的亮度值。常見圖像是連續(xù)的，即,,fxy的值可以。本文以后主要討論數(shù)字圖像，在不引起混淆的情況下我們用(,)fxy代表數(shù)。字圖像，如不特別說(shuō)明,,fxy都在整數(shù)集合中取值。色圖像，數(shù)據(jù)量會(huì)更大。就是說(shuō)，有大塊區(qū)域的灰度值是相差不大的。對(duì)加密通信而言，可能的監(jiān)測(cè)者或非法攔截者可截取密文并對(duì)其進(jìn)行破譯，

　　

【正文】 變換避免了取模運(yùn)算，從而運(yùn)算速度較快 ，它的逆交換也具有簡(jiǎn)潔的解析表達(dá)式，使得解密過(guò)程無(wú)須進(jìn)行周期次數(shù)的迭代。該新變換只需進(jìn)行十幾次的迭代過(guò)程就可使圖像完全置亂，因此它既可作為圖像加密的變換方法，又可作為圖像隱藏的預(yù)處理。從數(shù)據(jù)加密的角度看，仿射變換優(yōu)于 Arnold變換等幾何變換。另一方面，從信息隱藏的角度考慮，圖像置亂變換作為信息隱藏的預(yù)處理，如置亂后再進(jìn)行隱藏， Arnold變換在進(jìn)行迭代置亂時(shí)，有較強(qiáng)的紋理特征，而仿射變換使得圖像置亂后，其種灰度值均勻的分布在圖像所在的區(qū)域，減少了置亂圖像的紋理特征，從而提高了信息的安全性。 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 14 三 、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 系統(tǒng)界面及功能介紹 系統(tǒng)主界面如下圖，是在 Matlab 環(huán)境下開發(fā)的一款簡(jiǎn)易圖像加解密軟件界面。其主 要功能分別介紹如下： （ 1） Image Path: 該文本框顯示加載的圖像的絕對(duì)路徑 （ 2） Browse 按鈕：點(diǎn)擊該按鈕可以瀏覽電腦上的任何圖像文件，目前支持 .bmp 和 .jpg格式的圖像文件。 （ 3） Is Image Encrypted：若選中該選項(xiàng)，則加載的是已經(jīng)加密后的圖像，此時(shí)，子塊解密和整體解密全部被激活，但是要求用戶輸入源圖像的加密信息， 比如子塊的加密次數(shù)和整體的加密次數(shù)。 （ 4） AllEncrypt 按鈕 : 該按鈕實(shí)現(xiàn)整體加密功能，其加密次數(shù)在 AllCount 文本框里輸入，見 AllCount 文本框介紹。 （ 5） SubEncrypt 按鈕 : 子塊加密按鈕，其實(shí)現(xiàn)對(duì)各劃分的子塊單獨(dú)加密，其加密信息可以單獨(dú)指定。 （ 6） Sub Count: 該四個(gè)文本框便是圖像的子塊加密信息，目前支持 4 塊。 （ 7） SubDecrypt 按鈕：該按鈕實(shí)現(xiàn)子塊解密功能，若加載的圖像為源圖像，系統(tǒng)將會(huì)基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 15 自動(dòng)生成個(gè)子塊的加密信息，其加密次數(shù)范圍為 0~100,并且不能等于子塊圖像的周期和 0。 （ 8） AllDecrypt 按鈕：該按鈕實(shí)現(xiàn)整體解密，要求用戶必須輸入源圖像的整體加密次數(shù)，見 AllCount. （ 9） Peroid 和 SubPeroid：分別為整體圖像的周期和子塊的周期。 （ 10） Save Image 和 Display Hist 按鈕：分別實(shí)現(xiàn)保存圖像和顯示當(dāng)前圖像的直方圖功能。 圖 1 系統(tǒng)主界面 實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果 整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程如下： （ 1） 首先加載需要加密的圖像，并顯示和保存直方圖。 （ 2） 之后對(duì)整幅圖像按照給定加密次數(shù)進(jìn)行加密 （ 3） 保存圖像并顯示整體加密后的直方圖 （ 4） 由于系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生個(gè)子塊的加密次數(shù)，因此接 下來(lái)點(diǎn)擊子塊加密按鈕進(jìn)行子塊加密。 （ 5） 保存圖像并顯示子塊加密后的直方圖，并記下各子塊的加密信息和整體圖像的加密信息，方便解密實(shí)驗(yàn)時(shí)使用。 （ 6） 關(guān)閉程序，重新加載子塊加密后的圖像，注意，在加載圖像之前，請(qǐng)選中 Is Image Encrypted 選項(xiàng)，表示您將要解密圖像。 （ 7） 輸入之前的子塊加密信息，點(diǎn)擊解密按鈕。 （ 8） 保存圖像并對(duì)比整體加密后的圖像和直方圖。 （ 9） 輸入整體加密次數(shù)并點(diǎn)整體解密按鈕 （ 10） 保存圖像并對(duì)比源圖像和直方圖。 彩色圖像實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 加密過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù) 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 16 圖 2 源圖像 圖 3 源圖像像直方圖 圖 4 整體加密 10 次后的圖像 圖 5 整體加密 10 次后的圖像直方圖 圖 6 分塊加密后的圖像 圖 7 分塊加密后的直方圖 其中，子塊加密數(shù)據(jù)分別為 44 93 46 41。 解密過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù) 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 17 圖 8 子塊解密后的圖像 圖 9 子塊加密后的直方圖 圖 10 整體解密 10 后的圖像 圖 11 整體解密 后的直方圖 灰度圖像實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 加密過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù) 圖 12 源圖像 圖 13 源圖像直方圖 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 18 圖 14 整體 10 次加密后的圖像 圖 15 整體 10 次加密后的圖像直方圖 圖 16 分塊加密后的圖像 圖 17 分塊加密后的圖像直方圖 其中，子塊加密數(shù)據(jù)分別為 44 93 46 41。 解密過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù) 圖 18 分塊解密后的圖像 圖 19 分塊加密后的圖像直方圖 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 19 圖 20 整體解密后的圖像 圖 21 整體解密后的圖像直方圖 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，無(wú)論是彩色圖像或者是灰度圖像，加密后再還原的圖像與原來(lái)的圖像時(shí)一摸一樣的，這個(gè)可以通過(guò)比較直方圖來(lái)支持此觀點(diǎn)。由右邊的直方圖可以看出，不管對(duì)圖像整體加密還是分塊加密，也無(wú)論是彩色圖像或者是灰度圖像，其直方圖在整個(gè)過(guò)程中是保持不變的，這是非常容易理解的，原因在于 Arnold 算法并沒有改變?cè)磮D像的像素灰度值，而是通過(guò)不斷移動(dòng)每個(gè)像素來(lái)達(dá)到置亂目的，因此，對(duì)于整個(gè)圖像，每個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)并沒有發(fā)生任何變化。 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 20 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 基于 Arnold 置亂的數(shù)字圖像加密算法的研究與實(shí)現(xiàn) 21 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3） 其它