【正文】 、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)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(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)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。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。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。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 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)。（8） 保存圖像并對(duì)比整體加密后的圖像和直方圖。（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。（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)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。（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)。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。式(3)的反變換為：其中。在經(jīng)過(guò)一定的迭代置亂變換后，可將圖像的各種灰度值均勻的分布到圖像區(qū)域中，從而能較好的隱藏原圖像的信息。根據(jù)仿射變換的定義，容易得到下面的性質(zhì)：：仿射變換的積仍是仿射變換。： 上式是仿射變換的必要條件是：adbc=1.證明：根據(jù)仿射變換的定義，變換前后的圖像面積保持不變，即圖像所在區(qū)域的幾何面積不變，因此adbc=1。雖然對(duì)于平面仿射變換由三對(duì)對(duì)應(yīng)點(diǎn)代入后就可完全確定，但由于目的是要用它作圖像的置亂。但存在的問(wèn)題是，由于Arnold變換還不是完善的密鑰加密體制，如果非法破譯者不在乎恢復(fù)運(yùn)算可能要花費(fèi)的時(shí)間，那么他就有可能恢復(fù)出原圖像。 如下的變換稱(chēng)為三維Arnold變換： 其中這樣我們就可以進(jìn)一步的推廣到N維的情況：：對(duì)于給定的正整數(shù)N，下列變換稱(chēng)為N維Arnold變換：其中稱(chēng)A為n維Arnold矩陣。：以上變換保持面積的不變的必要條件是。A作為加密矩陣應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1．映射是單的，滿的。并通過(guò)數(shù)據(jù)觀察得到：T和N呈非線性關(guān)系。要正映射系數(shù)取整數(shù)，則逆映射的系數(shù)也是整數(shù)，這樣就保證了加密和解密都是整數(shù)運(yùn)算。若滿足一定條件，此變換具有周期性，其周期與圖像大小和內(nèi)容沒(méi)有直接聯(lián)系。設(shè)想在平面單位正方形內(nèi)繪制一個(gè)貓臉圖像，通過(guò)變換使得這個(gè)貓臉圖像將由清晰變模糊。騎士巡游變換同樣具有周期性，其變換周期就是。按騎士巡游變換對(duì)圖像作置亂，不僅可以隱藏圖像細(xì)節(jié)，而且可以使圖像總的形象保持不變，用騎士巡游變換來(lái)作圖像的隱藏，其保密度是比較高的。一個(gè)99棋盤(pán)的騎士巡游路線如下面的矩陣T所示，稱(chēng)其為巡游矩陣，其中1表示騎士巡游的起點(diǎn)，的值表示騎士第步巡游到行列。經(jīng)過(guò)這種對(duì)圖像像素的黃換，打亂了像素在圖像中的排列位置，從而達(dá)到加密的目的．這種變換實(shí)質(zhì)上是矩陣的初等變換，并且由于幻方矩陣是一有限維矩陣，經(jīng)過(guò)次置換，又會(huì)回到原來(lái)的位置。：對(duì)于矩陣A，若滿足如下條件：即矩陣A的各行、各列、各對(duì)角線上的元素的和相等，并且有集合,則稱(chēng)矩陣A為標(biāo)準(zhǔn)幻方。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，其用圖像的預(yù)處理或者后處理是非常有效的。設(shè)數(shù)字圖像的矩陣為，其中（3且為素?cái)?shù)，為整數(shù)）。例：如，都是的拉丁方，則由和構(gòu)成的的偶對(duì)方陣中沒(méi)有相同元素，故和是三階正交拉丁方。我們知道，關(guān)于一個(gè)二維圖形的幾何變換主要有平移、旋轉(zhuǎn)、比例和錯(cuò)切，這些變換都可以相應(yīng)地作用于原圖像上。圖像可看作是平面區(qū)域上的二元函數(shù)。圖像合法接受方借助密鑰，通過(guò)相應(yīng)算法的逆變換可解密出原始圖像，這一過(guò)程又稱(chēng)去亂。以上置亂加密技術(shù)在語(yǔ)音中的應(yīng)用為研究數(shù)字圖像的置亂加密技術(shù)提供了依據(jù)，打下了良好的基礎(chǔ)。七十年代出現(xiàn)了時(shí)段置亂，到了八十年代，時(shí)頻二維置亂得到應(yīng)用。受技術(shù)條件限制，早期的保密電話和電臺(tái)話音加密都是直接對(duì)模擬信號(hào)加密，通過(guò)改變語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)間、頻率、幅度特征使原來(lái)的話聽(tīng)不懂。第二章 基于置亂的數(shù)字圖像加密置亂加密技術(shù)的基本思想可以追溯到大約50BC高盧戰(zhàn)爭(zhēng)期間當(dāng)時(shí)古羅馬皇帝愷撤設(shè)計(jì)出的愷撒密碼(通過(guò)把26個(gè)英文字母循環(huán)移位將明文轉(zhuǎn)換成密文)。 本章節(jié)安排本文章節(jié)安排如下：第一章，介紹了數(shù)字圖像的基礎(chǔ)知識(shí)，圖像加密的意義以及Arnold算法的簡(jiǎn)單原理。該算法能夠利用人類(lèi)視覺(jué)模型的頻率掩蓋特性對(duì)嵌入水印的強(qiáng)度能夠進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。Arnold變換通過(guò)矩陣運(yùn)算對(duì)原始圖像的點(diǎn)陣位置進(jìn)行變換，其變換具有周期性，即通過(guò)一定次數(shù)的迭代運(yùn)算，可以將置亂后的圖像還原成為原始圖像，其迭代周期與圖像的大小有關(guān)，但其周期與圖像的大小呈現(xiàn)非線性關(guān)系。利用這種觀點(diǎn)不僅可以研究圖像的生成，而且可以進(jìn)一步研究圖像和圖像群的某些性質(zhì)，這就為圖像處理與集合論之間架起了一座橋梁，從而可以運(yùn)用組合數(shù)學(xué)和群論等數(shù)學(xué)手段對(duì)圖像和圖像群進(jìn)行更為深入的研究，在圖像處理中提出新的方法來(lái)。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合、不同的加密要求下，可以選擇適當(dāng)?shù)募用芊椒?。按照加密手段的不同，可分為：基于現(xiàn)代密碼體制的加密方法：基于混沌理論的加密方法；基于矩陣變換或像素變換的加密方法等等。近年來(lái)，隨著國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像已經(jīng)逐漸克服了往日因存儲(chǔ)量巨大而帶來(lái)的種種問(wèn)題，成為信息表達(dá)方式的主流，數(shù)字圖像信息的安全問(wèn)題成為國(guó)際上研究的焦點(diǎn)問(wèn)題。許多情況下，甚至視覺(jué)上覺(jué)察到一定的失真也是可以的。圖像學(xué)闡述了一幅圖像在水平、垂直和對(duì)角線方向上相鄰的16個(gè)像素內(nèi)都存在相關(guān)性。(3)圖像中相鄰像素之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，這使快速置亂數(shù)據(jù)變得非常困難。(2)與文本相比，圖像的數(shù)據(jù)量大得多。與文本信息不同，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)有著自己獨(dú)特的性質(zhì)：如數(shù)據(jù)量大，冗余度高、像素間相關(guān)性強(qiáng)等等。傳統(tǒng)的加密系統(tǒng)如DES和IDEA等是基于迭代乘積密碼實(shí)現(xiàn)的。信息加密與信息隱藏在研究領(lǐng)域和工業(yè)應(yīng)用中，越來(lái)越受到密切的注意。由于圖像信息形象、生動(dòng)，因而被人類(lèi)廣為利用，成為人類(lèi)表達(dá)信息的重要手段之一?？梢宰匪莸竭b遠(yuǎn)的古代信息隱藏技術(shù)不同于傳統(tǒng)的密碼學(xué)技術(shù)，密碼技術(shù)主要研究將機(jī)密信息進(jìn)行特殊的編碼，形成不可識(shí)別的密碼形式(密文)進(jìn)行傳遞；信息隱藏不同于密碼學(xué)中對(duì)信息內(nèi)容的保護(hù)，隱秘術(shù)著眼于隱藏信息本身的存在。因此，新型的多媒體應(yīng)用需要新的數(shù)據(jù)加密技術(shù)。保護(hù)圖像信息安全最經(jīng)濟(jì)有效的方法之～是采用密碼技術(shù)，但是，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的加密算法如DES和RSA，一般是基于文本數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的，