基于算術編碼的圖像加密算法研究.pdf

1、近年來，隨著計算機技術、多媒體技術及網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，隨之而來的是數(shù)字圖像、視頻信息被人們廣泛地在網(wǎng)絡上傳輸。與此同時，多媒體通信中圖像、視頻信息的安全問題也日漸成為了人們關注的焦點。密碼學作為解決信息安全的重要技術之一，在多媒體數(shù)據(jù)的傳輸應用中正面臨著新的挑戰(zhàn)。首先，多媒體信息與普通的文本數(shù)據(jù)不同，數(shù)據(jù)量非常龐大，而且冗余度也非常高。如果用傳統(tǒng)的加密算法對其進行加密，則需要消耗大量的時間和計算資源。其次，將多媒體信息直接在網(wǎng)絡上傳輸

2、對信道的利用是很不經(jīng)濟，甚至可以說是現(xiàn)有信道難以容納的。所以有必要把加密和壓縮兩種技術結合起來，在保證信息安全性和圖像質量的前提下，用盡量少的資源存儲、記錄和傳輸，以達到經(jīng)濟、可靠和優(yōu)質的要求。圖像信息是在多媒體信息中應用最廣泛的，并且其他的多媒體格式都是在圖像信息的基礎上擴展開來的，所以本文以數(shù)字圖像的壓縮加密為研究的主要內容。另外，近年來算術編碼良好的壓縮效率得到普遍認可，同時也被應用到一些最新的多媒體壓縮標準中，例如 JPEG20

3、00、H.264等。因此，本文主要研究算術編碼技術在數(shù)字圖像壓縮加密中的應用和改進。
　　本文的主要工作包括以下幾個部分：
　?、俸喪隽怂阈g編碼理論以及算術編碼相對于其他編碼的優(yōu)勢。從多個方面對算術編碼理論基礎作了詳細的論述，包括算術編碼定義，編碼模型，編碼過程以及算術編碼的特點等，分析了其用于壓縮加密的好處。
　　②針對 Grangetto等人提出的RAC算法進行了有效的改進。首先對該算法做了簡要的描述，然后提出了它

4、主要的缺點。并在此基礎上提出一個改進的算法，對其進行安全性和效率分析，結果表明算法能夠抵抗現(xiàn)有的各種基于算術編碼的安全性攻擊和其他密碼學分析。
　?、厶岢隽艘环N壓縮性能良好的安全算術編碼，即基于Markov性質的一階安全算術編碼，將其應用于圖像壓縮加密中。通過高階模型的應用，以及使用隨機密鑰來控制概率區(qū)間置換的規(guī)則，使算術編碼的安全性具有良好的魯棒性，并且具有比 RAC更好的壓縮效率（提高10％左右），能夠使圖像高效安全的在網(wǎng)絡中