数字图像置乱技术研究0

中华人民共和国

东北林业大学

毕业论文

论文目：数字图像置乱术研究

指导教师：讲师

学院：机电工

2007年6月

东北林业大学

毕业论文任

论文题目数字图像置乱

指导教师讲师

专业(班级)

学生

2006年 12 月 22 日

数字图像置乱技

摘要

随着多媒技术、信息存技术网络发展，数字图像已成为人们获取信息的要段。网络上传输数图像是纷繁芜杂的，它们有可能涉及事机密、商业秘密或者个人隐私，如何保护这些图像的安全已经成为各界广为关注的问题。数字图像的安全已经成为信息安领域中重要的研究分，而置乱

通过大量的文献料，本文归结出数图像置乱的发历、分类及如何衡量评价，又在系统地了解数字图像置乱技术理基础上，分析并总结了三种置方法及方案。首先对现有的图像置乱技术进行综述，然后重介绍基于Arnold 变换的图像置乱方法、基于抽样技术的图像置乱方法和基于队列变换的置乱方法，并对数字图像置乱技术未来可能的研究方进行了望。考虑到MATLAB 工软件在图像处理方面的优越性能，课题

本课的研究内容国际相关领域前沿课题，具有重要的理论意义应用前景，所给出的方法与实验结果对图像置乱的进一步研究

关键词：置乱

Research on the technology of digital image scrambling

Abstract

Along with multimedia technical, the information storage technology and the network development, the digital image has become the main method the people gain the information. In the network transmits the digital image is complex unorganized, they have the possibility to involve the military secret, the business secret or individual privacy, how to protected the security of these images has already become the widely matter of concern from all walks of life. The security of digital image already becomes the important research branch in the information security, but set image scrambling to play the noticeable role in the digital image encryption technology.

According to a plenty of documentations, the author sums up some content such as development history, classify and how to measure, and also show three algorithm after studying its principle. This topic first sets the technology of the existing image scrambling to carry on the summary, then the key introduction sets at the scrambling method based on the Arnold transformation image, the scrambling method based on the sampling technique image and transforms based on the formation, and carries on an outlook to the research direction of the image scrambling in the future. Considering the superiority of MATLAB on image processing, the experimentation use MATLAB6.5 as a study stage and the M-code presented could execute on it.

This job on image scrambling is a forefront of its interrelated field and be filled with the theoretical significance and the direction in application. The method and the result shown in this thesis are valuable for further study on the scrambling of digital image.

Key words: scrambling technology, Arnold transformation, sampling transformation, transformation of brigade and row

摘要

Abstract

1 绪论 ············································································································································· 1

1.1 数字图像置乱技术

1.2 数字图像置乱术的

1.3 数字图像置乱术的

1.4 本文的

2.1 数字图像置乱术的

2.2 字图像置乱方的

2.3 像置乱程度的量

2.4 数字图像置乱术

2.4.1 基于Arnold 变换的图像置乱方法 ···················································································· 8

2.4.2 基于抽样术

2.4.3 基于队列变的

2.5 本章小

3.1 MATLAB 编实

3.2 实验结

参考文献

致谢

数字图像置乱技

1 绪论

1.1 数图像置乱技术的背景及

图像作为类认识和表达界基本方法，应用极为广泛，从老的壁画、象形到今天的数字化视频，图像直伴着人类历史的发展。人们也期望从图像中得到直观的信息，“眼见为实”是再自然不过事情。但是，在息膨胀

随着多媒体技术、信息存储技术的飞速发，以及带宽限的松，越来越多的数字图像得以在网络上传输，并逐步成为人们获信息主要手段。网络上传输的数像有无关紧要，有些却至关重要，这其中有可能涉及到个人隐私、公利益、军事密、国家安，其价值无法衡量。另一方面，Internet 网络的日益普及使得任何人都有可能接触并搜集到网络中的图像信息，而不管它善意还是恶意的、合法的还是非的，而使得在网络上传输的图像安全倍受注，输的数字

古老藏宝图可以随意添加一些无用的信息和注来增加的难度，今我们面对的是数字化的图像，能做的应该更多。图像作为直观的信息表达方，具有大的迷惑性。如果我们把数字化图一些“扰乱”，得到一幅完全杂乱无章、面目全非的图像，那么即使非法截获者注到它，如果不知如何恢复, 对它也无能为力。这就在一定程度上增加了像的安全性。置乱技术[1]就是这样一项研究课题, 它从一维的单表密码扩展而来, 应用到二维图像平面、甚至三维像色彩空间中, 扰乱图像的成部分, 破坏图像的自相关性, 使得人无法从提取价的信息，即计算机用“穷举法”计算各种组合，也要耗费大量的时间，在一定程度上保护了图像信

传统的密学着眼于文本资料的密处理，数字图像的加密技术提供了最直接的依据，是它常常的是二进制流，略了像的视觉效果，数字图像数据量大，要求加密性，传统的加密方法并不适合传统的计算机图形学着眼于形图像的数字生成，又忽了图像的全性研究。因此，研究针对数字图像的加密方法迫眉睫。在多数字图像加技术中，乱技术起着不可忽视的作用。此外，数字图像的置乱技术于信息隐藏数字水印中，更增强了嵌入信息的不可感知性。数图像与文本数据不同，它具数据量大和自相关性的特，对数字图像的加密不仅可以在空间域(彩空间、位置空间) 上展，同时也可以在数字图像的变换域(如频域) 上进行。在图加密中数字图像置乱起着不可忽视的用，它似于对数图像的空间域进行如经典密码学对一维信号的置换，或者修改数学图像的变参数，使得修后的图像成为面目全非的杂乱图像，从而保护了数字图像要表的真实容。我们研究数字图像置的最终目的，并不只是停留在生一副没有视觉义的杂乱无的图，而是希望把作为种必不可少的辅助措施，应用到数字图像信息安全其它研究方(信息隐藏、数字水印等技术) 的预处理和后本课题来源于国家自然科学基金资助

处理过程中，达到提高安全性的目的[2]。

1.2 数字图像置乱技术的研

加密技的研究己经很长的发展历史，有许多性良好的加密算广泛使，DES 、AES 、RSA 等，但这些方案并不适合于图像加密，因为它们的应对象要是一维数据，而图像是二维三维的，且与般的文本数据相比，图像数据信息量大且数据之间具有很高的相关度。为适应图像据的这些特点，高图像加密的效和安全性，有许多专用的图像加密方案[3]被提出。任何事物都由好坏、高低之分，这些算法也是一样。法加密的最终目的是为了保护被加密的数据不被非法人员识或破坏。于通常的数据加密算法，已经有许评价其能的指标，如：密速度、扩散性、淆性、攻击能。然而，对于像加密算法来说，还没有比较完善的评价体系，来评价加密算法的好坏，或者说安全性能的高

置乱技术的本思想可以追溯大约50 B.C ，在高卢战争期间古罗马皇帝恺撒设计的恺撒(过把26个英文字母环位将明文转换成密文) ，它可看成是经典密码中最简的一种加密思想——置换密码[4]。即原始信息中的每个字母，按给定的固定的规则，依次用另外的字母代替。这种字母置换可以看成是维数据流的值置换，从而到护信息的

早在2001年初，震惊世界的“九一一”件发生四以前，国行量很大的报纸《今日美国》就曾刊登文章，指出本·拉丹及其同伙可利用某些网站上的大量数字图像传递恐怖活动有关的信息，如指令、地图、攻击目标的资料等川。还有报指出，一些著的网站如eBay 和Amazon 等己成为传播隐写信息的隐蔽渠道。据说，首先将欧美科学家在隐写研究中取得的早期成果用于实践的就有基地和哈斯等国恐怖组织。另外，一些国家警方也在恐怖组织的计算机内查获大可疑图和视件，据分析能藏有与恐怖活动有关的信息。可见，数字图像的置乱技术已有很久的研究历

1.3 数字图像置乱技术的相

图像具表达直观, 所信息量大等特点, 因图像信息在储传输过程中的安全问在信安全问题中显得非常重要. 针对近年来兴起的数字图像的安全保密问题, 信息隐藏是其

信息隐藏技术的主要学科

(1)隐秘信道

对应的英文术为Covert Channel，Covert 可理解为“隐藏的、暗地里的[5]”，Channel 在通信中理解为“、频”的意思，因此Covert Channel可理解“隐蔽的道”。在此可称之为隐秘信道，是指这些通道一般被运用于不可信程序，当对别的程序执行操作时，将有关信息泄露给不可信序的有者。而不是指这些信道平时隐蔽的(不可见的) ，因此，称

(2)伪装术

伪装术，对应英文术语为Steganography 。从现代伪装术的分支来看，“隐写”只伪术分支之一——技术中一种而己，Steganography 应理为“伪”或“隐密”，建议使用“伪装”，因为“隐密”是隐藏秘密，而“伪装”是掩盖秘密，该技术更侧重于用载体去掩秘密信息[6]。伪装术信息隐藏的一个重要学科分。码术从

图 1-1 信息隐藏技术的主要

(3)匿名技术

匿名，对应的文术语为Anonymity ，Anonymity 可理解为“匿名、作者不明”。信息隐藏中的名术就是设法隐藏消息的来源[7]，即隐藏消息的发送者和接收者。例如：收发信者通过利用套邮件转发或路由器，就能够实现掩盖消息痕迹的目的，只要这些中介环节不互相串谋。因此，剩下的是对这些手段基础的信赖。需要注意的，不的情况取决于谁要“被匿名”，是发信者，还是收信者，或是两皆要。上浏览等

(4)数字水印

数字水，对应的英文语为Digital Watermarking ，Digital 可理解为“数的”，Watermarking [8]理解为“水印”。数字水印是用以证明个数字产品的拥有权、

置乱技在整个系统中的作是，在信息被嵌入之前，其进行置乱和密必要的，这样做是为了增信隐藏系统的健壮性、不可感知性和破译难度[9]。通过图中的联结可见置乱术是与其他信息隐藏技

人们了解决图像信息量，编码困难的难题，数学角度不断寻找算法。本文只涉及数字图

1.4 本文的结

本文主要探讨计机图像领域的数字图像置乱技术。全文

第一章，绪论介绍数字图像乱技术的研究意义、以及相

第二章，字图像置乱术原与技介绍了数字图像置乱的原理与技，包括数字图像置的本概念、图像置乱程度的衡量评价、以及数图像置乱技术的分类。并列出了数字图像置乱技术的几种具体实现方法，其中有：基于Arnold 变的图像置乱方法、基抽样技术

第三，实验结果及分析通过MATLAB 编程来实现数字图像置乱，对三种置乱技术

第章，总结与展望是全文的总结，并对数字图像置乱技术的未来发展趋

2 数字图像置乱技术原理

2.1 数字图像置乱技术的基

图像是用各观测系统以不同式和手段测观界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进生知觉的实体。人的视系统是一个观测系统，通过它得到的图像就是客观物在人心中形成的映像。当前，人类正处在一个信息爆炸的时代，科学研究和统计表明，人从外界获得的信息约有70%来视觉系统[10]，也就从图像(例如，照片、动画、视等) 中

一幅图像(Image)可是然景物中物体的光强(例如，用般照相机照的照) ，也可以是身体器官吸收特征量化征(例如X 光照片) ，或者是空中目标物的雷达波反射截面(雷达图像) ，或者是一区域的温度场(红

客观世界在间上是三维的，一般从观景到的图像是二维的。一幅图像可以用一个二维函f(x,y)来表示，也看是一个二维数组，x 和y 表示二维空间XY 中一个标点的位置，而f 则代表图像在点(x,y)的某种性质F 的数值。例如常用的图像一般是灰度图像，此时f 表示灰度值，它常对应观景物被观察到的亮度。要出，一般

日常见到图像多是连续，即f 、x 和y 的值可以是任意实数。为了便算机处理和存储，将连续的图像在坐标空间XY 和性质间F 都离散化。这种离散化的图像是数字图像(digital image)，在不致引起混淆的情况下我们用f(x,y)表示数字图。如不特别

数字图像图像的关系单讲用一网格把待处理的图像覆盖，然后把个方格中的图像亮度取平均值，作为该小方格中点值；或把方格的交叉点处的图像的亮度值作为该方格交叉点上的值。这样，一幅图像变化成只用小方格中点的值代表的离散值图像[12]，

数字图像置乱(Digital Image Scrambling)

随着Internet 技术的飞速发展，越来越多的信在网上传播，而系到个人私、公司机密乃至国家利益的信息安全问题便受到社会的普遍关注。图像是人表达和获取信息要媒之一，对数字图像的安全保密有更的要求。如，图数据所有者在Internet 上传输他所有的图像时, 为了保护自身的利益，就要对发送的图像通可靠的加密技术行理；在远程医疗系统中，病人的照片等图像数必须在加密之后才能在网上传输。于是图像的加密、隐藏技术就应运生了。数字图像置乱技术是近年来研究得较多的一种图像加密方，它既是一独立的图像加密技术，又可以用于数图像印、数字图像分存的预理和后处理过程。置技术利用字图具的数字阵列的特, 搅乱图像中像素的位置或颜色使之变成一幅杂乱无章的图像[13]，达到无法辨认出原图像的目

二维数字图像以用一个矩阵p 示, 矩元素a (i , j )代表图像第i 行第j 列像素的灰(i =1,2, , M ; j =1,2, , N )。位置空间上的置乱实上是由原像矩阵到密图矩阵的一个矩阵变换p ：A M ?N A 1M ?N , 这里A 1M ?N 是置乱后的图像矩. 乱p 不改变原图像素的灰值, 密图A 1M ?N 与

的相位置, 使得觉系统无法从杂乱章的图像中获得原图像信息，从而达

基于置乱图像加密技术恢复密后的图像时一般采用相反变换处理，因此种对称性变换。对称性加密的全性赖于加密算法，由于算法和密钥没有有效地分离，一旦加密方案被他人获取，则图像的密性降低[14]。因此

2.2 数字图像置乱方法

数字图置乱方法有很多。若按乱空间的不同来分，可分于位空间的图像置乱和于空间的数字图像置乱，也可能是两者的结合。其中，大部分的数字图像置乱方法是基于位置空间的[15]，这些方法都能使图像变得“面目全”，从到图像置的目的。黄石提出了一种基于灰度变换的置乱方法，置乱思想来源于数字图像处理中的灰度直方图换，针对图像像素值行置乱，这种置乱有以下几个优点:(1)置乱算法可以采用密钥进行乱，增加了破解的难度，提高了图像的安全性。(2)可采用传统流加密算对图像灰度进行变换，研究空间更广泛，也可采用当前一些成熟的算法，DES 等。图像置乱效果较好，在达到相似效果的前下，行时更短。该文使人们识到置乱技术不仅可以考图像的像位置置，素灰度值也可以行置乱处理。但是基于灰度空间数字图像置乱对JPEG2000压缩、高斯噪声、图像丢失等一般的攻击的健壮性

从矩阵论与方法的角度的来，可分基于排列的和仿射变换的数字图置乱。中，仿射的数字图像置的算[16]比较多。Arnold 变换也是仿射变换的一种，讨论了平面上Arnold 变换周期性，计算了不同数N Arnold 变换的周期, 把Arnold 变换用数字图像乱，对位空间和彩色空间做了实验测试, 把二维Arnold 变换推广到了三维空间; 给出了一般的非线性模换有周期性的充分必要条，讨论了平面上Arnold 变换的周期性问题，给出了判周期的一组必要条件，理论上对Arnold 变换的周期性有了更深的认识; 将Arnold 变换推广到维，出了高维变换具有周期性的充分必要条件，并讨论了该变换的置乱效果。基于Arnold 换的数字图像置乱方法[17]简单易行，基本达置乱目的，但较易从其纹理看出是过Arnold 变换进行的处理，并且要进行多重置乱才能达到满意的果，此外还要考虑到其置乱变换的参数少，使得用于图像置乱时的密钥量小，算法中的取模(mod)运算，也增大了算法的计算复杂

柏森提了一种仿射变换的乱技术，该技术避免了取模运算，且其变换有洁的解达式，无需进周次数的迭代即可恢复图像。其置乱效果好且计算时间复杂度低。但是仍需对文献中所提出猜想做详细证明，对图像尺的周期进行详细估算等等。此外，他还一步研究一类新的乱技术---基于几何中仿射变换的思想的亚仿射变换，出了亚仿射变换的性质，讨论了亚仿射变换的周期，得出了亚仿射变换构变换群、亚仿射变具周期性等结论。该置乱技术不仅加了置乱时的参数选择，而且有很好的置乱效果，对于机密图像的置乱加密有一定的应用价值。吴昊升给出两种于排列变换的图像生成方法—基于采样理论和基于几何运算的排列变换。前者使得变后的图像“在视觉上通常具有基本上相同的形”，不到乱加密的要求，后者广了Arnold 变换，没有克服模(mod)算，文中所提出的列变换，实质上是图像在像素平面上各个像素重新进行一次排列，文中没有给出一般性的具有很好置乱效果的排列变换构造方

对于混沌系统来说，不同的系统可以生不同的随机序列，即使对于同

参数不其混沌特性也不同，此可以作混沌加密系统[18]的密钥。外由于沌系统的敏感性，甚是在统和参数完全相同的情况下，不同的初值也可以得到不同的随机序列，另有研究表明非线性动力系统在一定的控制参数内会出混沌现象，产生的混沌序列具有确定性、伪随性、非周和不收敛等质，并对初始值有极其敏感的依赖性。由此可以看出，用混序列对图像进行置乱具有随机性好、保密性以及复杂性高，抗攻击性强，从而得到好的保密安全性。根据线动力学系统的Logistic 射，可生成混沌序列，从得到一种新的置乱方法--魔方变换。还可以先由密钥成实数值混沌序列，然后将其通散映生成相应的符号矩阵和置换矩阵，最后，在变换域利用其进行数字图像置乱方，可获得好的效。研究者还讨论了一种以实数值混沌序列为基础，行图置乱换的方法，算法简单、度快、安全性高，可利用指数混沌序列来生两个密序列，然后分别把它们映到区间(但不改变混沌特性) ，进而应用这两个密钥序列所组成的矩阵作为加密模板设计加密算法，并把加密算法应用于灰度图像数据加

从上面的描述的数字图置乱分类看，大部分提出的算法都是基于位置的置乱，基于色间置乱比较少，尽管很多基于位置空的置乱直接应用到色彩空间，但其健壮性不太令人满意，还有提高的空间，同时算法的健壮性的讨论不多，有必要讨

2.3 图像置乱程度的衡

数字图像可作是一个矩阵，这个矩的元素其特殊性，这就是相关性[19]，即距的元素，其代表的图信如灰度值，RGB 分量值等相差不大。根这一性，可以知道图像置乱程度的大小与加密后图像的相关性有关，相关性越小说明置乱程度越高，反之越低。图像的相关系数，可以接反映任意两个像素之间关性，也

自相关数平均值的曲线本上呈指数规律衰减，即明了相邻像素存在的相关性随着两者间的离增加而迅速减小。显然与原始图像相比，置乱图像相邻元素的灰度值值越大说明它的相关

w (I ' )-w (I ), w = (2-1) 置乱

I ' 其中：I 原始图像，I ' 为加密的图像，N 1，N 2，N 3和N 4分别为图像的水平，垂直，主对角线，次对角线线相邻

i , j 于一般的自然图，由于在较

坏了种平滑的区域。因，一般地，有0

性质1：0≤S r <>

性质2：当

现实操作的图像置乱无法到S r =1的，它是一个理想化的乱度，即所谓的完置。而且，一个好的置乱算法不能图像乱程度作为唯一的衡量标准，还要看是否能抵抗各种各样的攻击，包括统计攻击，穷举攻击等。不然面所讲的置乱图像被还原，

2.4 数字图像置乱技术具体

2.4.1 基于Arnold 变换的图像

Arnold 变换是Arnold 在遍历论研究中出的一种变换，俗称猫变，原意为cat mapping [20]。设想在平面单位正方形内绘制一

?x ' ??11??x ?=mod 1 (2-2) y ' ?? 12??y ???????

这个猫脸图像

注意式(2-2)定义的Arnold 变换实际上是一种的位置移动，并且这种变换是一一对应的。此外，这个变换

(1)基于Arnold 变换的数字图像

对于数图像来说，可以将看成是一个函数在离散格点处的采样，这样我们就得到了一个示图的矩阵。矩阵中元素的值是对应点处的灰度值或RGB 颜色分量值。对正方形数字图像，我

?x ' ??11??x ?=mod N , x , y ∈{0,1, , N -1} y ' ?? 12??y ???????

其中N 为图像的宽度和

对于数字化图而言，我们所说的置移动实上是对的灰度值或者RGB 颜色值的移动，即将原来点(x , y )处象素对应的灰度值RGB 颜色值移动至变换后的点(x ', y ' )处。如果我们对个数字图像迭代地使用离散化的Arnold 变换，即将左端输出的(x ', y ' )T 作为下一次Arnold 变换输入，可以重复这个过程一直下去. 当迭代到某一步时，如出图像符合

需要注意是，Arnold 换具周期性, 即当迭代到某一步时，将重到原始图像。Dyson 和Falk 分析了离散Arnold 换的周期性，给出了对于任意N>2，Arnold 变换的周期TN N2/2，这也许是迄今为止最好的结了。图2-1是Arnold 变

事实, 对于二平面上的位置变来说，可由Arnold 变推广出一类变换，满足这种“位置移动”的要求。齐东旭等证明了

?a c ?b ? (2-3) ??d ?

当其元素满足ad -bc =1，它对平面坐标的变换可作为一

周期

图像尺寸

图2-1 Arnold变换周期和图像尺

(2)基于Arnold 变换的数字图像

齐东旭等将Arnold 变推广到高维情形，相应的变

?1 1

A N = 1 1?11 1??22 2?23 3? (2-4) ??23 N ??

T ' (x 0' , x 1' , , x N -1)=A N (x 0, x 1, x N -1) (2-5) T

这就给定了一在N 维空间上离散网格点的移

对于像的色彩空间而，在这里我们提出种基于推广的高维Arnold 变

基于RGB 色彩空间的图

RGB 彩空间可看作三维间中的一个正方体，其中一个位于坐标原点。通常计算机中表示的RGB 颜分量

对于上表示RGB 颜色，我们使用扩展三维变换这个三维网格上做置乱，达到对图像的RGB 颜

?x ' ??111??x ? ? ? ?y ' =122 ? ? y ? mod 256, (x , y , z ) ∈V RGB (2-6)

? z ' ?? 123? z ??????

对于RGB 色彩空，如果我们迭代地用式(2-6)的变换，完全可通计算确定其周期为448但是对图像而言，因为不同的图像可能的色彩组合

能认为这个期是这种变换下的一个

此外, 这置乱的一个题是：于不位置的同一种颜色无法进行置乱。因为其R ，G ，B 分量固的，所以经过这种置乱变换(无论多少迭代) 后，这些不同位置点的颜色仍是一样的，这样就产生了原始图像(特别是颜色数比较少的图像) 轮廓可见的问题。对这问题的一个简单的改是用下面

对于一数字图像F ，可以将它表示为一个在矩形网处的函数值：F ={F , x =0,1, , M -1; y =0,1, , N -1}，即数

?F 00F 10 F M -1, 0? ?F 01F 11 F M -1,1 ? ? ? F 0, N -1F 1, N -1 F M -1, N -1???

对于RGB 色

以列例, 我们选取式(2-4)定义

T T (F , F , , F )'

i 0' i 1' i , N -1=A N (F i 0, F i 1, , F i , N -1)mod 256

即可到一幅置乱图。将左侧的输出列回到原始图像的相应位置，还可以迭

对于N 维空间的扩展Arnold 变换，其周计算要复杂得。而且由于图像不同行，同，可能的色彩值有不同的组合排列，这导致要恢复原始图像需要完成的变换次数很大，而且难

显然，用这种基于Arnold 变换的置乱方法，即使是同一种，只要它出现在图像的同位，就会生成新的颜色。这就使图像变得更加混乱，从而达到我们的要求，补由于RGB 色彩

2.4.2 基于抽样技术的图像

从抽样理论来看，字图像是二维连曲面L 按照某一间隔和某种策

111得的一个二维离散阵[21]。为了描

1将其推广到的抽样过程。 m ?n

抽样过程 1抽样过程 2?2

原始图像用矩阵A 表示，大小为N ?N

N =2n 时，把矩阵A 中的奇(被2整除余数为1) 列抽出来排成矩阵B ，偶(被2整除余数为) 列抽来排成矩阵C ，再把矩阵B 和C

1抽样。 2?2

N =2n +1，除最后一列，

示例图如下: 取一个4?4的方块，用1到16的

图2-2 1

2?2抽样示意图

? 1000?

若令X = 0010?

0100?则以

2?2抽样可描

?0001??? 1234??000??1324?

5678??1

??0010?

? 5768??

9101112??0100?=

?13141516????0001?

? 9111012?

?13151416??

? 1000??1324??

0010??1324?

??5768?? 9111012?

0100???= ?

?0001??9111012

??13151416?? 5768?

?13151416??

示例图的抽样过程表示为: A ' =XAX ， A

当图像大小为N ?N 时，矩X 可表示为(下标表示所

当N 为偶数时，有:

? 1000 00?

0010 00?

X = 0000 12?n -10?

0100 00?

0001 00?

?0000 01?

2?n ??

当N 为奇数时：

(2-7)

00?1000 00 0010

0000 12?n -10

X = 0100 00 00 0001

012?n 0000 0000 00?

因此

(2)1抽样过程可表为：A ' =2?20??0?0??0?0? (2-8) ?0?0??0?1??XAX , 其中A 为原始

若图像大N 被3除余为零，把原始图像先按列分成3个N ?(N /3) 的B ， C ，D ，矩阵B 能被3整除的列号所组成的矩阵，C 为被3整除余数为1的列号所组成的矩阵，D 为被3整涂余数2的列号所组成的阵，然

D B}，再按行号同样一次，就完成了抽样过程。假设矩

若图大小N 被3整余数为1，则最后一，最后一列不变，其余和N 被3整除余

若图大小N 被3整除余为2，则最后两行，最两列不变，其余和N 被3整除余数为零时一

图2-3 1抽样示意图 3?3

111定义了和抽过程，可以把

1(3)抽样过程 m ?n

N N 令g =，

n m

变，剩下的按N 能被m , n 整除(a =b =0) 时抽样。

当a =b =0时，抽样过程可

把原始图按列号分成B i ，i=1，2，…，g ，B i 表示列号被n 除后的余数为i 的阵，则A =[B 1, B 2, B g ]再排行号把矩阵A 分为B i ，i =1,2, h , B i 表示行号被m 整除后的余数

若令Y =[Y 1, Y 2, , Y h ]，X =[X 1, X 2, , X g ]，其中 1抽样。 m ?n

? 0 1i

Y i = 01m +i

0 0 ?? ? 0?? ? 0? (2-9) ? ? 1(h -1) ?m +i ?? ?

0 ?? 1i 0 ? 0 1n +i 0 ? (2-10) X i = ? ? 0 0 1(g -1) ?n +i ??

则整个抽样过程也以用矩阵表示A' = YAX，其中A

基于抽样技的数字图像置乱具有如

1）是基于置空间的图置乱技术，只是把图像像素的次序打乱，但像素值和总个数不变，不改变

2）样后形成的图是原图的缩略图组，从能量度上看，每块近似有图的1的能量，从而实现了原始图像的能量平均化，使得相邻像素块的像

增加了嵌入信息的不可感

3）随着迭代的次增加，缩略图够重新组合成原图，即具有周期

1抽样过程的周期 n ?n

i -1) ?g +2, , i ?g , } {1, 2, , g , g +1, g +2, , 2?g , , (i -1) ?g +1,(

{1, n +1, ,(g -1) ?n +1, 2, n +2, , (g -1) ?n +2, , i , n +i , (g -1) ?n +i , }

由上面定义的抽样过可知，每次抽样一样，即2-N-1列号变换的位

变。而且于2-N-1，中一列确定后，其它的列也都定。如果第2列回原始位置所做的抽样次数，2→g+1→x(g+1进行按列抽样后所对应的原始图象的位置)→…→2，中间不可出现重复的列号，因此抽

??[(g +1) %n -1]?n +'(g +1) /n ?+1; (g +1)%n ≠0有x =? (2-11) (g -1) ?n +'(g +1)/n ?+1; (g +1)%n ≡0??

其中' ?为向下

特别地当N =n 时，抽样的周期为a ，

2→n a -1+1→[(n a -1+1)%n -1]?n '(n a -1+1)/n ?+1=n a =2+1→n a -3+1→ n 0+1=2 刚好经过a 次变换就回到了原来的位置。

例如 N =2a , n =m =2 时，样的周期为a ；N =3a , n =m =3 时抽样的周期为a 。当图像为非方形图像时或是为1抽样程时，最小周期为按

抽样最小周期的最小公

基于抽技术的数字图象乱技术，能达到置乱的的，具有周性，而且使能量平均分配，可以数字图象进行预处理。在实际应用中，m ，n 的取值一般不会超过5，比11较常用的

2.4.3 基于队列变换的置

对于一个M ?N 的矩，既可看作M 个长度为N 的队列，也可以看作N 长为M 的队列。列中元素调换位置，元素的整体组成并不变。如把一个矩阵A 的行和列都看作队列，按照一定的规则对其进行变换[23]，那么就能得到一个新的矩阵B ，满足B 到A 既为单映射又映射，

第1步：确定矩

第2步：把矩阵的列看作列，第J 队保持不动，大于J 的行依次向上循动j -J 个列距，小于J 的依次向下循环移动J -j 个列距，变换记为E CU ，也可以分别按相反的

A '(i , j ) =A (i +j -J +αM , j )

i =1,2, , M ; j =max(1, J -i -αM +1), ,min(N , J -i -αM +M )

??J -N ???J -1?α∈ ?, ??，符号????-∞、????+∞分别表示沿负无穷、正无穷方向? ?M ??M ?-∞??+∞??

取整；

第3步：把矩阵的行看作列，第I 队保持不动，大于I 的行依次向左循动i -I 个列距，小于I 的依次向右循环移动I -i 个列距，变换记为E RU （也可以分别按相反的方

A '(i , j ) =A (i , j +i -I +βN )

i =max(1, I -j -βN +1), ,min(M , I -j -βN +N ); j =1,2, , N

??I -M ???I -1?β∈ ?, ?? ? ?N ??-∞?N ?+∞???

第4步：重第2步、第3步，直到得到想要

上述换过程第2步和3步的顺序可调换，完一次第2步和第3步的变换称一次队列置乱

例如，对一个4?4的矩阵进队列置变换，选择(2,3)为参照点经过一次E (RU , CU ) 变换

?a 11a 12a 13a 14? ?a 21a 22a 23a 24

? A =

a 31a 32a 33a 34? a 41a 42a 43a 44?????a 32a 44a 12a 24? ?a 43a 11a 23a 31

? B =

a 14a 22a 34a 42? a 21a 33a 41a 13????

数字图像可以看作一个矩阵，矩阵元素所在的行与列，就是图像上

标，素的数值就像素的灰度或值[24]。对于一幅图像，把字化就得到一个矩（RGB ）阵，改变矩阵元素的位置，图像就

基于列变换的置算法具有周期，即当换经过一定的迭代次后，将重新获得原始图像。经过大量的实验，对于该算法的周

(1)图像置乱变换

(2)在选择的参点坐标(I,J)相同条件下，M×N 与N×M 的图像置乱变换周期相同。M×N=M'×N 的置乱

(3)于给定的M×N 图像，变换的周期于图像的中点(选定的参照点) 对

(4)当M=N时，变换的周期与照点(I,J)的选择无关，只

基于队列变的数字图像置是选择像矩阵的点为参照的性质，使密钥的取值范围为无大，只要密钥长度足够，攻者几乎无法攻破；它的逆变换简单易求，密的拥有可以简单快捷地把置乱的图像恢复成原始图像。该方法置乱速度快，只需进行几次、十几次迭代就能使原始图像完全置乱，使图像度值均匀分布，既可作图加密的变

2.5 本章小结

本章在字图像置乱技术的本概念出发，分析其基本理，描述了置术的分类及图像置乱程度衡评价，然后给出了实现图像置乱的三种方法：基于Arnold 的图像置，基于抽样技术的图像

三种置乱方法有利有，各特点。Arnold 方法简单、容易实现，但运算量大而且求变困难、复杂度不够，若不法者用“举法”容易被破解；抽样方法实现了原始图像的能量平均化，使得像素值变化均匀，增加了隐藏信息的不可感知；队列变换技术的置方法多、

3 实验结果及分析

3.1 MATLAB编

(1)基于Arnold 变的图像置乱MATLAB

clear all;clc;close all

[filename, pathname] = uigetfile( {'*.bmp;*.dib','BMP文件 (*.bmp,*.dib)'}); if filename==0 return; end

stringfile=[pathname,filename]; im=imread(stringfile);

w0 = double (im) / 255 ; [m,n]=size(w0); w1 =w0 ;

figure ,imshow(w1 ,[ ]) ;

for k = 1:95 % 95为变换次数 for x = 1:m for y = 1 :n

x1 = x + y ; y1 = x + 2*y ; if x1 > m

x1 = mod(x1 ,m) ; end if y1 > n

y1 = mod(y1 ,n) ; end

if x1== 0 x1 = m ; end

if y1 == 0 y1 = n ; end

w1 (x1 ,y1) =w0 (x ,y) ; end end w0 =w1; end

figure ,imshow(w1 ,[ ]);

imwrite(mat2gray(w1),'no2.jpg');

(2)基于抽技术的图像置乱MATLAB

clear all;clc;close all

[filename, pathname] = uigetfile( {'*.bmp;*.dib','BMP文件 (*.bmp,*.dib)'}); if filename==0 return; end

stringfile=[pathname,filename]; im=imread(stringfile); figure,imshow(im)

w0 = double (im) / 255 ; [m,n]=size(im); w1 =w0 ;

ww1 = reshape (w1 ,2 ,2 ,m/2 ,n/2) ;

for kk = 1:7 % 7为变换

ww2 (i ,j ,k ,l) =ww1 (k ,l ,i ,j); end end end end

ww1 = reshape (ww2 ,2 ,2 ,m/2 ,n/2) ; end

w1 = reshape (ww1 ,m ,n) ; figure ,imshow(w1 ,[ ]) ;

imwrite(mat2gray(w1),'n1.jpg');

3.2 实验结果对比

(1)基于Arnold 变

原图

变换2次变换5次

变换20次变换192次

图3-1 Arnold 测试

图像大小128×128时

原图变换1

图3-2 Arnold 测试

变换20次变换95次变换96次变换192次

选取的原始像分别为256×256128×128，得到的图像从结果上看，已经被置目全非，无法看出原像端倪。该方法具有周期性，变换次数在一定范围内与乱程度成正比，但到一个周期结束时会恢复出原始图像。大小为256×256的图像在变换192次以后将回到原图，大小为128×128的图像在变换96以将回到原

(2) 基于

原图

变换2次变换3次

变换7次变换8次

图3-3 抽样测试

图像大小128×128

原图

图3-4 抽样测试

变换4次变换5次变换6次变换7次

从置乱后的图，可以有这样的现：先将像分小相同的矩形或正方形小块, 然后依序抽取其中个素组合成一个新的图像，后按某种排列方式拼成一幅新的图像。该方式抽样过是不改变图的直方图的，像素只是发生位移；抽样后形成原图的缩略图组合。同Arnold 的置乱方式一样，抽样也具有期。随着变换的增多逐渐形成量分散的小图像, 当次数达一程度时又

4 总结与展望

本论主要探讨了在图像息安全领域里起着重作用的数字图像置乱技术，下面对我所做的

首先，收集、阅读、学习了量相关英文献资料，给出了课题的背景及研究意义和相历，着重讨论了数字像乱的相关技术；其次，归纳了图像置乱的本概念以分类，描述了其衡量标准；接着，详细介绍了三种常用而且经典的数字图像置乱技术算法，各自的原理及算法公式，并对其自的特点进行了详细深刻探

本文所有的实验是在MATLAB6.5的软件环境

其中Arnold 置乱方式实现容易，置乱效果，但由图像置乱过程中使用的矩阵形式是固定的，图像的隐秘性只能依于置的次数，安全性仍需加强。变换现了把能量平均分配到各个小块中去，主要用于对图像加密和印技术做预理。队列变算法简单，实现容易，既能达到很好的图像置乱效果，又能方便地进行解密，恢复出原始图像。不仅如此，由于采用的变换矩阵具一定的机性，且随机数由用于加与解的密钥控制，不仅保证了图像信息隐具较

但是问题然存在，果非破译不在乎恢复运算可能要花费的巨计算时间，那么他以恢复出原始图像。所以我们还须考，在置乱过程的每一步都通过添加其它操作，来增加非法破译的复杂度。因此，本文在实用性方还有许多需要改善地方，

今后字图像置技术的研究方将侧重于善图像置乱理论，高置乱算法的安全性、稳健性，研究其在实际网络中的应

新世纪信息术的迅猛发展和Internet 的不断扩大，数字化信息可以以不同的形式在网上便、快捷地传输。信安与保密显得越来越重要，信息的安全与保密不与国家的治、军事和外交等有重大的关系，而且与国家的经济、商务活动以及个人都有极大的关系。信息安全问题己经成为们关心的焦点，是当今社的研究热点和难点。数字像乱技术作

参考文献

[1] 王民, 何大. 密学--基础与应用. 西安: 西安电子科技大出社, 1990. 368~372 [2] 丁玮, 齐东. 数图像变换及信息隐藏与伪装技术. 北京: 计算机学报, 1988, 21(9):838~843 [3] 贾红. 计算机图像处理析.

[4] Johnson N F, Jajodia S. Exploring steganography: Seeing the Unseen. IEEE Computer, 1998, 31(2): 26~34

[5] A Fabien, P Petitcolas, Rose J Anderson, et al. Information hiding—A survey. Proceedings of IEEE, 1999, 87(7): 1062~1078

[6] Marvel L M, Boncelet C G , Retter C T. Spread spectrum images steganography. IEEE Transaction on Image Processing, 1999

[7] Swanson M D, Zu B, Tewfik A H. Robust data hiding for images. Proc IEEE 7th Digital Signal Processing Workshop, 1996(9): 37~40

[8] Cox I J, Killian J, Leighton F T, Secure spread spectrum watermarking for multimedia. IEEE Trans Image Processing, 1997, 6(12): 1673~1687

[9] 守平. 数图的置技术. 郴州师范学报, 2002, 4(2): 69~73 [10] 龚声蓉主编. 数图像处理与分析. 北京: 清华大学出版社, 2006. 4~5 [11] 王润生. 图理解. 北京: 国防科

[12] 张远鹏, 算机像处技术基础. 北京: 北京大学出社, 1996. 31~37 [13] 汪小帆, 跃伟, 茅耀斌, 信息隐藏技术. 北京: 机械工业出版社, 2001 [14] 杨义先, 林须端, 编码密码学. 京: 人

[15] 吴昊, 王介生, 刘权. 图像的

[16] 柏森, 曹长修, 林. 基于仿射变换的数

[17] 丁玮, 阎伟齐, 齐东. 基于Arnold 变换的字

[18] 赵学. 基于混沌映射的字图像置法. 电子学与计算机, 2003, 20(8): 136~138 [19] 柏林, 曹长修. 图像乱程度研究. 全国第二界信息隐藏学术研讨会论文集. 北

[21] 丁玮, 闫伟齐, 齐旭. 基于置乱与融合的字

[22] 丁玮. 数字图信息安的算法研究. 国科学院博士学位论文. 北京中国科学院计算技

[23] Kerckhoffs A. La Cryptographie Militaire. Journal des Sciences Militaires, 1983, 2(4): 183~206 [24] 侯启槟, 周晓旭. 基于骑士巡游的像像素置乱算法. 国学院自

致谢

衷心感导师给我学术研上指导和学习工作上的帮助。选题到研究，直文的撰写，都得到了老师的心指。老师勤奋敬业的精神、严谨求实的态度、雷厉风行的作风、旺盛的工作热情和对学细心的关怀给我留下了极

感谢师，在老师谨治学带领下成的优秀研团队深深地影响了的求学态度，他渊博的学识所凝成的学术氛围使我的研究在潜

感谢教研室的等老师对我的关心

感谢通信仿真实室给我提供样一个良好的学习环境和

感谢我学习、生活过多年等同学，和他们在一起大学四年美好时光终身难忘。感谢所有关心

谨以此论文献给我的

东北林业大学毕业论文评审

答辩委员会意见:

答辩委员会(教师姓名、职称) ：

毕业论文成绩：

数字图像置乱技术研究0.doc

中华人民共和国教

东北林业大学

毕业论文

论文题

学院: 机电

2007年6月

东北林业大学

毕业论文任务书

论文题目数图像置乱技术研究指导教师讲师专业(班级) 通信工程学

2006年 12 月 22 日

题目:数字图像置乱技术

任

(1)学习掌握MATLAB的编程方法与

(2)重点掌握几种字图像置乱方(如基于Arnold变换的图像

于抽样技术的图像乱方法和基于

编程实现;

(3)利用实际图像对(2)中方法进行实

3月初—3月中旬搜集

3月中旬—4月旬学习消化资料，掌握几种图像置

4月中旬—5中旬编写调试程序，进行

5月中旬—5月下对实验果进行分析、比较，并完成

5下旬—6月提交论文

(1) 参考献:20篇以上(至少含3篇外文

(2) 论

专业负责人意见

签名:

年月日

数字图像置乱技术

摘要

随着多媒体术、信息存技术网络的展，数字图像已成为人们获取信息的段。网络上传输图像是纷繁芜杂的，它们有可能涉及军机密、业秘密或者个人隐私，如何保护这些图像的安全已经成为各界广为关注的问题。数字图像的安全已经成为信息安全域中重要的研究分支，而置乱技

通过大量的献资料，本归结数字图置乱技术的发展历史、分类及如何衡，又在系统地了图像置乱技术原理的基础上，分析并总了三种像置乱方法及方案。首先对现有的图像置乱技术进行综述，然后重点介绍基于Arnold变换的图像置乱方法、于抽样技术的图像置方法和基

MATLAB工具软在图像处理方面的越性能，本来可能的研究方向进行

课题选择了MATLAB6.5作为研平台，所给出的M源代码均在其上

本课的研究内容国际相关领域的沿课题，具有重要的理论意应用前景，所给出的方法与实验结果对图像置乱的进一步研究具

关键词: 置

Research on the technology of digital image scrambling

Abstract

Key words: scrambling technology, Arnold transformation, sampling transformation, transformation of brigade and row

摘要

Abstract

1 绪论 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1

1.1 数字图像置乱术的景及研究意 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 1.2 数图像置乱技术的研究历史 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3 数图像置乱技术的相关技术 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.4 本文的结构安排 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 2 数字图像置乱技术原理技术 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2.1 数字图像置术的基本念 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2.2 数字图像置方法的分类 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6 2.3 图像置乱程度的衡评价 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.4 数字图像置术具体现方法 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.4.1 基于Arnold变换的图像置乱方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.4.2 基于抽样技术的图像置乱方法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 10 2.4.3 基于队列变换的置乱法 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 14 2.5 本章小结 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15 3 实验及分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.1 MATLAB编程实现 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.2 实验结果对比及

参考文献

致谢

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数字图像置乱技术

1 绪论

1.1 数图像置乱技术的背景及研

图像作为类认识和表达界的本方法，应用极为广泛，从老的壁画、象形到今天的数字化视频，图像一伴随人类历史的发展。人们也期望从图像中得到直观的信息，“眼见为实”是再自然不过的情。但是，在信膨胀和

随着多媒体技术、信息存储技术的飞速发，以及带宽限的松，越来越多的数字图像得以在网络上传输，并逐步成为人们获信息主要手段。网络上传输的数像有无关紧要，有些却至关重要，这其中有可能涉及到个人隐私、公利益、军事密、国家安，其价值无法衡量。另一方面，Internet网络的日益普及使得任何人都有可能接触并搜集到网络中的图像信息，而不管它是意的是恶意的、合法的还是非法，从使得在网络上传输的图像安全倍受关，对的数字图

古老的藏图可以被随意加一无用信息和标注来增加破译的难度，而今面对的是数字化图，能做的应该更多。图像作为直观的息表达式，具有很大的迷惑性。如果我们把数字化图像做一些“扰乱”，得到一幅完全杂乱无章、面目全非的图像，那即使非法截获者注到它，如果

[1]程上增加了图的安性。乱技术就是这样一项研究课题,它从维的单表密码扩展,应用到二维图像平面、甚至三维图像彩空中,扰乱图像的组成部分,破坏图像的自相关性,使得人眼无法从中提取有价值的信息，即使计算机用“穷法”计算各种组合，也要耗费大

传统的密学着眼于文本资料的密处理，数字图像的加密技术提供了最直理论依，但是它考虑的是二进制，忽了图像的视觉效果，数字图像数据量大，加密实时性，传统的加密方法并不适合传统的计算机图形着眼于图形图像的数字，又忽略对图像的安全性研究。因此，研究针对数字图像加密方法眉睫。在诸的数字图加密技术中，置乱技术起着不可忽视的作用。此外，数图像的置乱技术用于信息隐藏数字水印中，更增强了嵌入信的不可感知性。数字图像文本数据不同，它具有据大和自相关性的特点，针对数字图像的密不仅可以在空间域(色空间、位置空间)上展开，同时也可以在数字图像的变换(如频域)上进行。在图像加密中数图像乱起着不可忽视的作用，它类似于对数字图像的空间域进行如经典密码学对一维信号换，或者修改学图像的变换域参数，使得修改后的图像成为面目全的杂乱像，而保护了数字图像所要表的真实内容。我们研究数字图置乱的最终目，并不只停留生成一副没有觉意的杂乱无章的图像，而是希望把它作为一种必不可少的辅助措施，应用到数字图像信息安全其它研究方向(信息隐藏、数字水印等技术)的预处理

本课题来源于国家

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[2]处过程中，达到提高安全性

1.2 数字图像置乱技术的研

加密技术的究己经有很的发历史，许多性能良好的加密算法被广泛使用，DES、AES、RSA等，但这些方案并不适合于图像加密，为它们应用对象主要是一维数据，而图像是二维或三维的，并且与一般的文本数据相比，图像数据信息量大且数据之间具很高的相关度。为适图像数据

[3]多专的图像加密方被提。任何物都由好坏、高低之分，这些算法也是一。法加密的最终目的为保护被加密的数据不被非法人员识破或破。对于常的数据加密算法，已经有许多评价其性能的指标，如:加密速度、扩散性、混淆性、抗攻击能力等。然而，对于图像加密算来说，还没有比较完善价体系，

置乱术的基本思想以追溯到大约50 B.C，高卢战争期间古罗皇

[4]简单的一种加思——置换密码。即原始信息的每个字母，定的固定的规则，依次用外的母代替。这种字母置换可以看成是一维数据流的值置换，从而达到保护信息的目，之后逐步发展为密

早在2001年初，震惊世界的“九一一”事发生四年多前，美国行很大的报纸《今日美国》就曾刊登文章，指出本?拉丹及其同伙极有可能用某网站上的大量数字图像秘密传递与活动关的信息，如指令、地图、攻击目标的资料等川。还有报道指出，一些著的网站如eBay和Amazon等己成为传播隐写信息的隐蔽渠道。据说，首先将欧美科学家在隐写研究中取得的早期成果于实践的就有基地和哈马斯等国际恐怖组织。另外，国家的方也曾在恐怖组织的计算机内获大量疑图像和视频文件，据分析可能有与恐活动关信息。可见，数字图像的置乱技术已有很久的研究历史。 1.3 数字图像置乱技术的相关技

图像具表达直观,所含息量大等特点,因而像信息在存传输过程中的安全问题信安全问题中显得非常重要.针对近年来兴起的数字图像的安全保密问题,信息隐藏是其主

信息隐藏技术的主要学科包

(1)隐秘信道

[5]对应的文术语为Covert Channel，Covert可理解为“隐藏的、暗地里的”，Channel在通信中理解为“信道、道”的意思，因此Covert Channel可理解为“隐蔽的信”。在此可称之为隐秘信道，是指这些通道一般被运用于不可信程序，当对别的程序执行操作时，将有关信息泄露给不可信程的拥者。而不是指这些信道平时是蔽的(不可见的)，因此，可之隐信道，

(2)伪装术

伪装术，应的英文语为Steganography。从现代装术的分支来看，“写”只是伪装术分支之一——技伪装的一种而己，Steganography应理解为“伪装”或“隐密”，建议使用“伪装”，因为“隐密”是藏秘密，

[6]用载体去盖秘密信息。装术是信隐藏的一个重要学分支。密码术从事秘密信息内容的保护，而伪装术从事秘

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信息隐藏

隐秘信道伪装术匿名技术数

基于语义图置乱基于技术鲁棒水印脆

数字水印指纹

图像置乱不可见水印可见

图 1-1 信息隐藏技术的主要学

(3)匿名技术

匿名，对应的英文术语Anonymity，Anonymity可理解为“匿名、

[7]息隐中的匿名技术就设法隐消息源，即隐藏消息的发送者和接收者。例如:收信通过利用一套邮件转器路由器，就能够实现掩盖消息痕迹的目的，只这些中环节不互相串谋。因此，剩下的是对这些手段基础的信赖。需要注意的是，不同的情况取决于谁要“被匿名”，是发信者，还是收信者，是两者皆要。网上浏览等问集中于收

(4)数字水印

数字印，对的英文术为Digital Watermarking，Digital可理

[8]Watermarking理解“水印”。数字水是用以证明一个数字产品的拥有权、真实性，成为分辨

置乱技术在整个系统的作用是，在息被嵌入之前，对其进行置乱和加

[9]这样做是为增加信息隐藏系的健壮性、不可感知性和破难。通过图中的联结可见置乱技术是与其他信息隐藏技术是有着密切

人们了解决图像信息量，编码困难的难题，数学角度不断寻找算法。本文只涉及数字图

1.4 本文的结构

本文主要讨计算机图像域内的数字图像置乱技术。全文

第一章，绪介绍数字像置乱技术的研究意义、以及相关

二章，数字图置乱术原理与技术介绍了数字像置乱的原理与，包括数字图像置乱的基本概、图置乱程度的衡量评价、以及数字图像置乱技术的分类。并列出了数字图像置乱技术的几种体实现方法，中有:基

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基于抽样技术图像置乱方法、基于队列变换的置

第三，实验结果及分析通过MATLAB程来实现数字图像置乱，对三种置乱技术进

第四，总结与展望是全文的总结，对数字图像置乱技术的未来发展趋

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2 数字图像置乱技术原理与

2.1 数字图像置乱技术的基

图像是各种观测系统以同式和手段观测客观世界而获的，可以直接间作用于人眼并进而产生视觉的体。人的视觉系统就是一个观测系统，通过它得到的图像就是客观景物在人心目中成的映像。当前，人类正

[10]和统计表明，人从外界获得的信约有70%来自视觉系统，也是图像(例如，照片、动画、视像等)中获得的。因为图像作为一种载体其

一幅图像(Image)以是然景物中物体的光强(例如，一般照相机照的)，也可以是身体器官吸收特的量特征(例如X光照片)，或者是空中目标物的雷达波反射截面(雷达图像)，或者是一个域的温度场(

客观世界在间上是三维，但一从客景物得到的图像是二维的。一幅图像可用个二维函数f(x,y)来表示，也可看作是一个二维数组，x和y表二维空间XY中一个坐标点的位置，而f则代表图像在点(x,y)的某种性质F的数值。例如常用的图像一般是灰图像，此时f表示灰值，它常对

[11]据图内不同位置的不同性质来利用图

日常见到图像多是连的，f、x和y的值可以是任意实数。为了便于算机处理和存储，连续的图像在坐标空间XY和性质空F都散化。这种离散化的图像是数字图像(digital image)，在不致引起混淆的情况下我们用f(x,y)表示数字像。如不特

数字图与图像的关系简讲用一个网格把待处理的图像盖，然后把每个格中的图像的各个亮度取均值，作为该小方格中点的值;或者把方格的交叉点处的图像的亮度值作为该方格交叉点的值。这样，一幅图像变

[12]散值图，或者只用格交叉点的值表示的离散

数字图像置乱(Digital Image Scrambling)

随着Internet技术的飞速发展，越来越多信息在网上，而关系人隐私、公司机密乃至国家利益的信息安全问题便受到社会的普遍关注。图像是人表达获取信息的主要媒体之一，对字图安全保有更高的要求。例如，图像数据所有者在Internet上传输他所拥有的图时,为了保护身的利益，就要对发送的图像通过可靠的加密技术进行处理;在远程医疗系统中，病人的照片等图像数据必须在加密之才能在网上传输。于是图像的加密、隐藏技术就应运而生。数字图置乱技术是近年来研究得较多的一图像加方法，它既是种独立的图像加密技，又可用于字像水印、数图像分存的预处理和后处理过程。置乱技术利用数字图像具有的数字阵列的特点,搅乱图像

[13]素的位置或色使之变成一幅乱无章的图像，达到无法辨认出原图

aij,二维数字图可以用一个矩阵示,矩阵元素代表图像第行第列像素

iMjN,,1,2,,;1,2,,灰度值。位置空间上的置乱实质上是由原图像矩阵

AMN，A1MN，A1MN，的一个矩阵变: ,这里是置乱后的图像矩阵.置乱不

A1MN，AMN，AMN，素的灰度值,图与原图有相同的灰度直方图,但改变

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的相位置,使得视系统无法从杂乱无的图像中获得原图像信息，从而达到

基于乱的图像加密术在恢复加密后图像时一采用相反的变换处，此是一种对称性变换。对称性加密的安全性依赖于加密算法，由于算法

[14]一旦加密方案他人获取，则图像的密性降低。因此应设计出尽可能灵活多变

2.2 数字图像置乱方法的

数字像置乱方法有多种。若按置乱间的不同分，可分为基于位空

[15]像置乱方法是基于位置空间的置乱，这方法都能使变得“面全”，从而达到图像置乱的目的。黄石提出了一种基于灰度变换的置乱方法，其置乱来源数字图像处理中的灰度直方图换，图像像值进行置乱，这种置乱方法有以下几个优点:(1)置乱算法可以采用密钥进行乱，增加了破解的度，提高了图的安全性。(2)可采用传统流加密算法对像灰度进行变换，研究空间更广泛，也可采用当前一些成熟的法，如DES等。图像置乱效果较好，在达到相似效果的下，运时间更短。该文使人们意识到置乱术不仅以考虑图像的像位置置乱，像素灰值也可以行置处。但是基于

从矩阵理论与方法角度的来分，可为基于排列的和仿射变换的数字

[16]中，仿变换的数字图像置乱的法比较多。Arnold变换也是仿射变换的一种，讨论了平面上Arnold变换的周，算了不同的阶数N下Arnold变的周期,把Arnold变换应用于数字图像置乱，对位置空间彩色空间做了验测试,二维Arnold变换推广到了三维空间;给出了一般的非线性模变换有周期性的充分必要条件，讨论了平面上Arnold变换的性问，给出了判别周期的一组必条件，从理论上对Arnold变换的周期有了的认识;

[17]并论了该变换置乱效。基Arnold变换的数字图像置乱方法单行，基本达到置的，但较易从其纹理看出是通过Arnold变进行的预处理，并且需要进行多次重复置乱才能达到满意的效果，此外还要考虑到其置乱变换的参数少，使得用于图置乱时的密钥量小，法

柏森提了一种仿射变换的乱技术，该技术避免了取模运算，且其变换有洁的解达式，无需进周次数的迭代即可恢复图像。其置乱效果好且计算时间复杂度低。但是仍需对文献中所提出猜想做详细证明，对图像尺的周期进行详细估算等等。此外，他还一步研究一类新的乱技术---基于几何中仿射变换的思想的亚仿射变换，出了亚仿射变换的性质，讨论了亚仿射变换的周期，得出了亚仿射变换构变换群、亚仿射变具周期性等结论。该置乱技术不仅加了置乱时的参数选择，而且有很好的置乱效果，对于机密图像的置乱加密有一定的应用价值。吴昊升给出两种于排列变换的图像生成方法—基于采样理论和基于几何运算的排列变换。前者使得变后的图像“在视觉上通常具有基本上相同的形”，不到乱加密的要求，后者广了Arnold变换，却有克服取(mod)运，文中所提出的排

对于混沌系统来说，不同的系统可以生不同的随机序列，即使对于同

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[18]参数不同其混沌特性不同，因可以作为混沌加密系统的密钥。外由于沌系统的敏感性，甚是在统和参数完全相同的情况下，不同的初值也可以得到不同的随机序列，另有研究表明非线性动力系统在一定的控制参数内会出混沌现象，产生的混沌序列具有确定性、伪随性、非周和不收敛质，并对初始值有极其敏感的依赖性。由此可以看出，用混序列对图像进行置乱具有随机性好、保密性以及复杂性，抗攻击性强，从而得到好的保密安全性。根非性动力学系统的Logistic映，可生成混沌序列，从而到一种新的置乱方法--魔方变换。还可以先由密钥成实数值混沌序列，然后将其通过散映生成相应的符号矩阵和置换矩阵，最后，在变换域利用其进行数字图像置乱方法，可获得好的效。研究者还讨论了一种以实数值混沌序列为基础，行图置乱换的方法，算法简单、速快、安全性高，可利用指数混沌序列来产两个密钥列，然后分别把它们映射

2.3 图像置乱程度的衡量

[19]数图像可看作是个矩阵，这个矩的元素有其特殊性，这就是相关性，即距的元素，其代表的图信如灰度值，RGB分量值等相差不大。根据一性质，可以知道图像置乱程度的大小与加密后图像的相关性有关，相关性越小说明置乱程度越高，反之越低。图像的相关系数，可以直反映任意两个像素之间的性，也就

自相关数平均值的曲线基上呈指数规律衰减，即明了相邻像素存在的相关性随着两者间的离增加而迅速减小。显然与原始图像相比，置乱图像相邻元素的灰度值差越大说明它的相关性

wIwI',，，，，置乱程

wI'，，

其:为原始图像，加密后的图像，N1，N2，N3和N4分别为图像的

垂直，主对角，次对角线线相邻元素差值的平方

Nfijfij,,,,1,;1，，，，，，,ij,2

Nfijfij2,,,,,1;，，，，，，,ij,2

Nfijfij3,,,,,1,1;，，，，，，,ij,2

Nfijfij4,,,，,1,1; ，，，，，，,ij,

0,,wwII'坏了种平滑的区域。因，一般地，有。因此容易证明如下的性

性质1:。 01,,Sr

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性质2:当图像没有置乱时，。 Sr,0

现实操作中的图像置是无法做到的，它是一个理想化的置乱度，即所谓

全置乱。而且，一个好的乱算法不能把图像置乱度作为唯一的标准，还要看是否能抵各各样的攻击，包括统计攻击，穷举攻击等。不然前面所讲的置乱图像会被还原，信息被他人窃

2.4 数字图像置乱技术具体实

2.4.1 基于Arnold变换的图像置

Arnold变换是Arnold在遍历理研究中提出的一种变换，俗称猫脸变换，

[20]mapping。设想在平面位正方形内绘制一个猫脸图像，通过

,,,,,,xx'11 (2-2) , ,mod,,,,,,,,y12y',,,,,,

这个猫脸图像

注意式(2-2)定义的Arnold换实际上是一种点位置移动，并且这种变换是一一对应的。此外，这个变换可

(1)基于Arnold变换的数字图像位

对于数图像来说，可以其看成是一个函数在离散格点处的采样，这样我们就得到了一个示图的矩阵。矩阵中元素的值是对应点处的灰度值或RGB颜色分量值。对正方形数字图像，我

,,,,,,xx'11 , ,,mod,,0,1,,1NxyN,,,,,,,,,,y12y',,,,,,

其中N为图像的宽度和高

对于数字化图像而，我们所说的位移动实际上是对应点的灰度值或

xy,xy','值的动，即将原来点处象对应的灰度值或RGB颜色值移动至变换

xy','处。如果我们对个字图像迭代地使用离散化的Arnold变换，即端输出的T，，作为下一次Arnold变换的输入，可以重复这个过程一直作下去.当迭代到某一步时，如果出现的图像符合我对图像的“杂乱章”标

需要注意是，Arnold换具周期性,即当迭代到某一步时，将重得到原始图像。Dyson和Falk分析了离散Arnold变换周期性，给出了对于任意N>2，Arnold变换的周期TN N2/2，这也许是迄今为止最好的结果。图2-1是Arnold变换

事实,对于二维面上的位置变换说，可由Arnold变广出一类变换，满足这种“位置移动”的要求。齐东旭等证明了对

,,ab (2-3) ,,,,cd,,

当其元素满足时，对平面坐标的

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周期

图像尺寸

图2-1 Arnold变换周期和图像尺寸

(2)基于Arnold变换的数字图像色

齐东旭将Arnold变换推广到高维情形，相应的变

,,1111

,,1222,,

,,AN, (2-4) 1233,,

,,N123,,

TT''' (2-5) xxxxxx,,,,,,A，，，，NN,,011011N

这就给定了一在N维空间上离散网格点的移动

对于像的色彩空间而，在这里我们提出种基于推广的高维Arnold变换

基于RGB色彩空间的图像

RGB色彩间可以看作是三维间中的一正方体，其中一个顶位坐标原点。由于通常计算机中表示的RGB颜色分量都是整数，所以我们

Vxyzxyzrgb,,,,,,,0,1,,255中的离散网格点:。，，,,

对于如表示的RGB颜色，我们使用扩展三维变在这个三维网格上做置乱，达到对图像的RGB颜色

,,,,x',,111x,,,,,, (2-6) , ,mod256,(,,)xyzVRGByy'122,,,,,,,,,,,,,,123zz',,,,,,

对于RGB色彩空间，如果我们迭代地运式(2-6)的变换，完全可以过算确定其周期为448但是对图像而言，因为不同的图像可能的色彩组合

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能认为这个期是这种变换下的一个上

此外,这种乱的一个问是:对不同置的同一种颜色无法进行置乱。因为其R，G，B分量值是固，所以经过这种置乱变换(无论多少次迭)后，些不同位置点的颜色仍是一样的，这样就产生了原始图像(特别是颜色数比较少的图像)轮廓可见的问题。对这个问的一个简单的改进是用面的置

对于一个数字图F，可以将它示为一个函数在矩形网格点

FFxMyN,,,,,,0,1,,1;0,1,,1，即数字图像可以表示为如

,,FFF00101,0M,,,01111,1M,FFF,, ,,

,,,,0,11,11,1NNMN,,,,FFF,,

对于RGB色

以列例,我们选取式(2-4)定义N阶扩展Arnold变换矩阵A,

TT''' FFFAFFF,,,,,,mod256, N，，，，,,iiiNiiiN01,101,1

即可到一幅置乱图像。将左侧的输出列放到原始图像的相应位置，还可以迭代

对于N空间的扩展Arnold变换，其周期计要复杂得多。且由于图像不同行，不列，可能的色彩值有不同的组合排列，这导致要恢复原始图像需要完成的变换次数很大，而且难

显然，用这种基于Arnold变换的置乱方法，使是同一种颜，只要它出现在图像的不位置，就会生成新的颜色。这就使图像变得更加混乱，从而达到我们的要求，补由于RGB色彩空

2.4.2 基于抽样技术的图像置

从抽样理论来看，字图像是二维续曲面L按照某一间隔和某种策

111[21]得的一个维离散点阵。为了

1将其推广到的抽样过程。 mn，

抽样过程

1(1)抽样过程 22，

原始图像用矩阵A表示，大小为NN，

Nn,2时，把矩阵A中的奇数(被2整数为1)抽出来排成矩阵B，偶

1,2,3,,N1,3,5,,21,2,4,6,,2nn,号为，则经过按上述的列抽样后排成;然

1行抽样同

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时，除最后一列，

示例图如下:

2 3 1 1 1 4 3 2 4 3 2 4

5 6 7 8 7 6 8 11 10 8 列抽样 5

9 10 11 12 9 11 10 12 9 7 6 12

13 14 15 16 15 14 15 14 13 16 13 16

1图2-2 抽样示意图 22，

1000,,

,,00101,,若令则以上的

,,0001,,

123410001324,,,,,,

,,,,,,567800105768,,,,,, ,,,,,,,910111201009111012

,,,,,,13141516000113151416,,,,,,

100013241324,,,,,,

,,,,,,001057689111012,,,,,, ,,,,,,,010091110125768

,,,,,,00011315141613151416,,,,,,

示例的抽样过可表示为: ，为始图像。 AXAX',A当图像大小为时，矩阵X可表示为(下标表示所在

当N为偶数时，

100000,,

,,001000,,

,,00001021，,n,,,X (2-7) ,,010000,,000100,,

,,,,2，n000001,,

当N为奇数时:

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1000000,,

,,0010000,,

,,0

,,000010021，,n,,

,,, (2-8) X0100000,,0001000,,

,,0,,

00000102，n,,

,,0000001,,

1因此抽样过程表示为:,

1(2)抽样过程 33，

若图像大小N被3整除余数为零，把原图像先分成3矩阵B， NN，(/3)C，D，矩阵B为能被3整除的所成的矩阵，C为被3整除余1列号所组成的矩阵，D为被3整涂余数为2的列号所组成的矩，然后按BCD重排成

若图大小N被3整除数为1，则最后一，最后一列不变，其余和N被3整除余数

若图大小N3整除余为2，则最后两行，最

1 2 3 4 5 6 1 4 2 5 3 6

7 8 9 10 11 12 19 22 20 23 21 24

19 20 21 22 23 24 25 28 26 29 27 30 25 26 27 28 29 30 13 16 14 17 15 18

32 33 34 35 36 31 31 34 32 35 33 36

1图2-3 抽样示意图 33，

111定义了和抽过程，可以把

1(3)抽样过程 mn，

NNg,h, 令，余数为a, ，数为b，如果ab,0,时，则最后a列，

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变，剩下的按

当

把原始图像按号分成，i=1，2，…，g，表示列号被整除后的余数为的

再排

1的余数为的矩阵。，这样就完成

若令，，

,,100i,,

,,iY, (2-9) mi010，,,

001hmi,，，(1),,

,,,,

100i,,

,,ni，010,,X,i (2-10) ,,

,,(1),，，gni001,,

则整个抽样过程也以用矩阵表示A' = YAX，其中A为

基于抽样技的数字图像置乱具有如下

1)它基于位置空的图像置乱技术，只是把图各像素的次序打乱，但像素值和总个数不变，不改变

2)样后形成的图是原图的缩略图组，从能量度上看，每块近似有图的1的能量，从而实现了原始图像的能量平均化，使得相邻像素块的像

增加了嵌入信息的不可感知

[22]3)随着代的次数增加，略图能够重新组合成原图，即具

1抽样过程的周期 nn，

1,2,,,1,2,,2,,(1)1,(1)2,,, ，，， ,，， ,，，，ggggigigig ,,

1,1,,(1)1,2,2,,(1)2,,,,(1), ，,，，， ,，，， ,，，ngnngninigni,,

由上面定义的抽样过可知，每次抽样一样，即2-N-1列号变换的位

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变。而且于2-N-1，中一列确定后，其它的列也都定。如果第2列回原始位置所做的抽样次数，2?g+1?x(g+1进行按列抽样后所对应的原始图象的位置)?…?2，中间不可能现重复的列号，此抽样

,[(1)1](1)/10gnngngn，,,，，,，，,, ，，，,,，,x,有 (2-11) ,，(1)110gngngn,，，,，，，,，,, ，，，,,,,

其中为向下取整。 , ，

aNn,特地当时，抽样的周期为，

aaaaa,,,,,111230 21[(1)%1]'(1)/1112,，,，,，，，,,，,，,，,nnnnnnnnn，

刚好经过次变换就回到了原来的位

aa如时，抽样的周

1当图像为非方形图时或是为抽样过时，最小周期为按行抽样最小周期

抽样最小周期的最小公倍

基于抽样技术的数图象置乱技术，达到置乱的目的，具有周期性，

，比均分配，可以对字图象进行预处。在实际应用中，m，n的取值一

11较常用

2.4.3 基于队列变换的置

对于一个的阵，既可以看作个度为的队，也可以看作个长度

[23]列都看作队，按照一定的规对其进行换，那么就能得到一新

第1步:确定矩阵A的变换参照点，记作; (,)IJ

第2:把矩阵的列作队列，第队保持动，大于行依次向上循环移JJjJ,个列距，小于的行依次向下循环移动个列距，变换记为，也可以分

方向进行，记ECD;变换ECU用公式可表

AijAijJMj'(,)(,),，,，,

iMjJiMNJiMM,,,,，,,，1,2,,;max(1,1),,min(,),,

,,JNJ,,1，，，，，符号、分别表沿负无穷、正无穷

取整;

第3步:把矩阵的行作队列，第iI,I队保持不动，大于I的行依次向

Ii,ERU列距，于I的行依次向右环移动个列距，变换记为(也可以

ERU向进行，记为ERD)，变换用公式可表

AijAijiIN'(,)(,),，,，,

iIjNMIjNNjN,,,，,,，,max(1,1),,min(,);1,2,,,,

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,,IMI,,1，，，， ,,,,,,,,,,,NN，，，，,,，,,,

第4步:重复2步、第3步，直到得到想要的

上述换过程第2步和3步的顺序可调换，完一次第2步和第3步的变换称一次队列置乱

例如，对一个矩阵进行队置乱变换，选择为参照点过一次44，(2,3)ERUCU(,)变换得

,,aaaa11121314

,,21222324aaaa,, ,A,,31323334aaaa,,,,41424344aaaa,,

,,aaaa32441224

,,43112331aaaa,,, B,,14223442aaaa,,,,21334113aaaa,,

数字图像可以看作一个矩阵，矩阵元素所在的行与列，就是图像上

[24]标，元素数值就是像素的度或值。对于一幅图像，把字化就得到一个矩(RGB)阵，改变矩阵元素的位置，图像就会

基于队列换的置乱算法具周期性，当变换经过一定的次数后，将重新获得原始图像。经过大量的实验，对于该算法的周

(1)图像置变换的周期与图像

(2)在选择的照点坐标(I,J)相同条件下，M×N与N×M的图像置乱变换周期相同。M×N=M'×N的置乱变

(3)于给定的M×N图像，变换的周期关图像的中心点(选定的参照点)对。

(4)当M=N时，变换的周期与照点(I,J)的选择无关，只

基队列变换的数字像置乱选像矩阵外的点为参照的性质，使密钥的取值范为穷大，只要密钥长度够，攻击者几乎无法攻破;它的逆变换简单易求，密钥的有者可以简单快捷地把置乱的图像恢复成原始图像。该方法置乱速度快，只需进行几次、十几次迭代就能使原始图像完全置乱，使图像度值均匀分布，既可作为加密的变

2.5 本章小结

本章在数字图置技术的基本概念出发，分析基本原理，描置乱技术的分类及图像置程度衡量评价，然后给出了实现图像置乱的三种方法:基于Arnold的图像置乱，基于抽样技术的图像

种置乱的方有利有，各特点。Arnold方法简单、容易，但运算量大而变换困难、复杂度不够，若不法者用“穷举法”则容易被破解;抽样方法实现了原始图像的能量平均化，使得像素值变化均匀，增加了隐藏信息的不可感知;队列变换技术的置方法多、

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3 实验结果及

3.1 MATLAB编程

(1)基于Arnold变换图像置乱MATLAB程

clear all;clc;close all [filename, pathname] = uigetfile( {'*.bmp;*.dib','BMP文件 (*.bmp,*.dib)'});

if filename==0

return;

end

stringfile=[pathname,filename]; im=imread(stringfile);

w0 = double (im) / 255 ; [m,n]=size(w0);

w1 =w0 ;

figure ,imshow(w1 ,[ ]) ; for k = 1:95 % 95为变换次数

for x = 1:m

for y = 1 :n

x1 = x + y ;

y1 = x + 2*y ;

if x1 > m

x1 = mod(x1 ,m) ;

end

if y1 > n

y1 = mod(y1 ,n) ;

end

if x1== 0

x1 = m ;

end

if y1 == 0

y1 = n ;

end

w1 (x1 ,y1) =w0 (x ,y) ;

end

w0 =w1;

end

figure ,imshow(w1 ,[ ]);

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imwrite(mat2gray(w1),'no2.jpg');

(2)基于抽技术的图像置乱MATLAB程

clear all;clc;close all

[filename, pathname] = uigetfile( {'*.bmp;*.dib','BMP文件 (*.bmp,*.dib)'});

if filename==0

return;

end

stringfile=[pathname,filename]; im=imread(stringfile);

figure,imshow(im)

w0 = double (im) / 255 ;

[m,n]=size(im);

w1 =w0 ;

ww1 = reshape (w1 ,2 ,2 ,m/2 ,n/2) ; for kk = 1:7 % 7为变换次数

ww2 = zeros (m/2,n/2 ,2 ,2) ;

for i = 1 :m/2

for j = 1 :n/2

for k = 1:2

for l = 1:2

ww2 (i ,j ,k ,l) =ww1 (k ,l ,i ,j);

end

ww1 = reshape (ww2 ,2 ,2 ,m/2 ,n/2) ;

end

w1 = reshape (ww1 ,m ,n) ; figure ,imshow(w1 ,[ ]) ;

imwrite(mat2gray(w1),'n1.jpg');

3.2 实验结果对比及

(1)基于Arnold变换

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原图

变换2次变换5次

变换20次变换192次

图3-1 Arnold测试结

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图像大小128×128时

原图变换1

变换20次变换95次变换96次变换192次

图3-2 Arnold测试结

取的原始图像分为256×256和128×128，得到的图像从结果上看，已被乱得面目全非，无法原图像的端倪。该方法具有周期性，变换次数在定的范围与置乱程度成正比，但到一个周期结束时会恢复出原始图像。大小为256×256的图像在变换192次以后回到原图，大小为128×128的图像在变换96以将回到原

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(2) 基于

原图

变换2次变换3次

变换7次变换8次

图3-3 抽样测试结

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图像大小128×128

原图

变换4次变换5

图3-4 抽样测试结

从置乱后的图，可以有这样的现:先将像分小相同的矩形或正方形小块,然后依序抽取其中的个素组合成一个新的图像，最按某种排列方式拼成一幅新的图像。该方式抽样过是不改变图的直方图的，像素只是发生位移;抽样后形成原图的缩略图组合。同Arnold的置乱方式一样，抽样也具有期性。随着变换的增多逐渐形成能分散的小图像,当次数达到定度时又将

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4 总结与展望

本论主要探了在图像息安全领域里起着重要用的数字图像置乱技术，下面对我所做的工

收集、阅读、学习大量相关中英文献资料，给出了课题的背景及研

和相关历，着重讨论数字像乱的相关技术;其次，归纳了图像乱的基本概念以及，描述了其衡量标准;接着，详细绍了种常用而且经典的数字图像置乱技术算法，各自的原理及算法公式，并对其自身的特点进行了详细刻的探讨;最后，程实现数

本文所有的实验是在MATLAB6.5的软件环境下

其中Arnold置乱方实现易，乱效果较好，但由于在图像置乱过程中用矩阵形式是固定，像的隐秘性只能依赖于置乱的次数，全性仍加强。抽样变换实现了把能量平均分配到各个小块中去，主要用于对图像加密和水印技术做预处理。队列变换算法单，实现容易，既能到很好的

，由于采用的变换矩具有一定的随机，且随机数由用于加密与解密的图

密钥制，不仅证了图像信隐藏具有较高的安全性，而加密与解密的算法完全公开，因此相信这种技术将有

但是问题然存在，果非破译不在乎恢复运算可能要花费的巨计算时间，那么他以恢复出原始图像。所以我们还须考虑，在置乱过程的每一步都通过添加其它操作，来增加非法破译的复杂度。因此，本文在实用性方面有许多需要改善的方，从

今后字图像置技术的研究方向侧重于善图像置乱理论，

新世纪信息术的迅猛发展和Internet不断扩大，数字化信息可以以不同的形式在网络方、快捷地传输。信息全保密显得越来越重要，信息的安全与保密不仅国家的政、军事和外交等有重大的关系，而且与国家的经济、商务活动以及个人都有极大的关系。信息安全问题己经成为人关心的焦点，是当今社会研究热点和难点。数字图置技术作为

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参考文献

[1] 王民,何大可. 密码--础与应用. 西安: 西安电子科技大出社, 1990. 368~372 [2] 丁玮,齐东旭. 数字像变换及信息隐藏与伪装技术. 北京: 计算机学报, 1988, 21(9):838~843 [3] 贾永. 计算机图像处理分. 武

[4] Johnson N F, Jajodia S. Exploring steganography: Seeing the Unseen. IEEE Computer, 1998, 31(2): 26~34

[5] A Fabien, P Petitcolas, Rose J Anderson, et al. Information hiding—A survey. Proceedings of IEEE, 1999,

87(7): 1062~1078

[6] Marvel L M, Boncelet C G, Retter C T. Spread spectrum images steganography. IEEE Transaction on

Image Processing, 1999

[7] Swanson M D, Zu B, Tewfik A H. Robust data hiding for images. Proc IEEE 7th Digital Signal

Processing Workshop, 1996(9): 37~40

[8] Cox I J, Killian J, Leighton F T, Secure spread spectrum watermarking for multimedia. IEEE Trans Image

Processing, 1997, 6(12): 1673~1687

[9] 高守平. 数图像的置乱技术.

[10] 龚声蓉主编. 数字图像处理与分

[12] 张远鹏, 计机图像处理技术基础. 北京: 大学出版社, 1996. 31~37 [13] 汪小帆, 戴跃伟, 茅耀斌, 信息隐藏技术. 北京: 机

[14] 杨义先, 林

[15] 吴昊升, 王生, 刘慎权. 图像的排列变换. 计算机学报, 1998, 21(6): 514~519 [16] 柏森, 曹长修, 柏林. 基于仿射变换的数字图像置乱技术. 计

[17] 丁玮, 伟齐, 齐东旭. 基于Arnold变换的数图

[18] 赵峰. 基于混沌射的数字像置法. 微电子学与计算机, 2003, 20(8): 136~138 [19] 柏林, 曹长修. 图像置乱程度研究. 全国第二信息隐藏

Series. New York: W A Ben-jamin, Inc, 1968

[21] 丁玮, 闫伟齐, 齐旭. 基置乱与融合的数字图

东北林业大学毕业

[22] 丁玮. 数字图像息安全的算法研究. 中科学院博士学位论文. 北京中国科学院计算技术

[23] Kerckhoffs A. La Cryptographie Militaire. Journal des Sciences Militaires, 1983, 2(4): 183~206 [24] 侯启槟, 周晓旭. 基于骑士巡游图像像素置乱算法. 中国科学院

致谢

衷心感谢师给我学术研上指导和学习工作上的帮助。题到研究，直论的撰写，都得到了老师的悉指导。老师勤奋敬业的精神、严谨求实的态度、雷厉风行的作风、旺盛的工作热情和对学生心的关怀给我留下了极

感谢师，在老师谨治学带领下成的优秀研团队深深地影响了的求学态度，他渊博的学识所凝成的学术氛围使我的研究在潜移

感谢教研室的等老师对我的关心和

感谢通信仿真实室给我提供样一个良好的学习环境和实

感谢和我学习、生活多年的等同学，和他们在一起的大学四年美好时光

感谢所有关心和支持过我的

谨以此论文献给我的

东北林业大学毕业论文评审意

毕业论文题目数字图像置乱技

学生姓名屈东东专业班级通工程2003级1班指导

建议成绩:

指导

年月日

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毕业论文题目数字图像置乱技

学生姓名屈东专业班级信工程2003级1班评

建议成绩:

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东北林业大学毕业论文评审意

毕业论文题目数字图像置乱技

学生姓名屈东专业班级信工程2003级1班评

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答辩委员会(教师姓名、职称):

毕业论文成绩:

[信息与通信]数字图像置乱技术研究0

中华人民共和育

华北林华大学

华华华华文目, 数乱研

学院, 机

2007年6月

华北林华大学

华华任华华文华目数乱研字

指华

华华班华通信工程 ()

学生

年月日200612 22

华目,字华像置技华究

任华容;包括容、华、华华安、完成工作量水平具要求,

1 华华容内

;,1学并

;,2重点掌握华字像置华方法;如

于抽华技华的华像方法和基于华

华华～

;,利用华华华像;,中方法华华华～分析、比华各华方法的华

2 华华安排

月初—月中旬搜集华

月中旬—月中旬华和消华料～掌握华华像置方法。

月中旬—月

月中旬—月下旬华华华华华行分析、比华～完成华文

月下旬—月提交华初稿～华华华合格后～返修

工作量3

;,考文,参

;,华文字,数字字。210000~15000

华华华华人意华

华名,

年月日

华北林华大华华

数乱研字华像置

摘要

随体网数多媒技华、信存华华和的华展～字华像已成华人华华取信息的要段。网数它个华华的字华像是华繁华华的～华有可能涉华事机、商华秘密或者人华私～如何保华华些华像的安全已华成华各界华华注的华华。广数研字华像的安全已华成华信息全华域中重要的究分～而置技

通华大量文华料～文华出字像置技华的华展华史、分华及何衡量华价献数乱～在系华地了解字华像置技华原理基华～分析华华了三华华像置方法及方案。数乱并乱首先华华有的华像置技华华行华述～然后重点华基于乱华华的

乱乱并乱来研方法和基于列华华的置方法～华字华置技华未可能究方向华行了展望。考华工具件在华像华理方面的华越性能～本华华华华了.作华究平台～研MATLABMATLAB65所华

本华华的究容华相

华出的方法华华果华华像置

华华华, 置

Research on the technology of digital image scrambling

Abstract

This job on image scrambling is a forefront of its interrelated field and be filled with the theoretical significance and the direction in application. The method and the result shown in thisthesis are valuable for further study on the scrambling of digital image.

Key words: scrambling technology, Arnold transformation, sampling transformation, transformation of brigade and row

目华

摘要

Abstract

参献考文

致华

,数乱研字华像置

华华1

数乱研字华

华作华人华华华和世界的基本方法～华用华泛～古老的壁华、象形文字到

天的化华华～华像一伴着人华华史的华

华”是再自然不华事情。但是～在息膨华和普及的今天～事情不是

随体网数着多媒技华、信息存华技华的华华展～以华华华限制的放松～越多字华像得以在华上华华～逐步成华人华华取信息的主要手段。华上华华的字华

有些至华重要～华中有可能涉及到人

法衡。一方面～另网并网华的日益普及

华像息～而不管是意的华是华意的、法的华是非法的～而使得在华上华华

全倍华注～华华华的华像华行可的加密理～也就成华前信息加密华域中重要

向之一。

古老的藏华可以被意加一些无用的息和华注增加破华的华度～而今天

华的字化的华像～做的华华更多。华作华直华的信息表方式～具有大的迷

果我把字化华像做些“华”～得到一完全华无章、面目全非的华像～那

法截者注意到～如不知道如何它恢华,华也无能华它力。华就在一定程度

[1]安性。置技华就是华华究华华研,它从来一华的华表密华展而,华用到二像平面、甚至三华华像色彩空华中,华华的华成部分乱,破华像的自相华性坏,使得人眼无法中提从取有价华的信息～使华即算机用“华华”华算各华华合～要耗华大

华华的华着眼于文本华的加密理～华字华像的加密技华提供了直接的华据但是它数常考华的是二华制流～忽略了华像的华华效果～字华像据量大～要求加密华华性～华华加密方法不并学数适华的算机华形着眼于华形华像的字生成～又略了华像安全性研数数乱究。因此～究华华字华像的加密方法迫在眉睫。在华多的字华像加密技华中～置技华起着不可忽的作用。此外～字华像置技华用于信息华水数乱数印中～更增强了嵌入信的不可感知性。字华文本数与数它数数据不同～具有据量大和自相华性的特点～华华字华像的加密华可以在空华域(色彩空华、位置空华)上展华～同华也可以在字华像的华域(如华域)上华行。在华像加密中字华像置起着不可忽的作～数乱它数似于华字华的空华域华行如华典密华一华信的置～或者学数学参数改华像华华域～使得修改后的华像成华面目全非的华华像～而保华了字华像所要表的华容。我华究字华像置华的乱从数达真内研

最华目～不并没乱只是停留在生成一华华意华华无章的华像～而是望作华一华必不可少的华助措施～华用到字华像信息安全其究方向数它研(信

[2]的华华和后华理华程中～到提达高安全

, 本华华于家自然来国学科基金

数乱研字华像置技华的究华史1.2

加密技华的究研很己华有华的华展史～有华多性能良好的加密算法

、、～但华些方案并它适合于华像加

华数并数数数据～而像是二华或三华的～且一般的本据相比～华像据信息大据之华具有很数高的相华度。华适华华像据的华些特点～提高华像加密的效率

[3]像加方案被提出。任何事都由坏、高低之分～华些算法也是一华。算法密最华目的是华了加密的数坏数据不被非法人华华破或破。于通常据加密算法～已华有华多华价其性能的指华～如,加密速度、华散性、混淆性、抗攻华能力等。然而～华于华像加密算华～华有比华完善的华～华价

置技的基本乱思想可追溯到大华～在高华期华古华华争皇帝华撒华华的华撒

(通把个将英文字母华移位明文华华成文)～可它学看成是华典密华中最华

[4]思想——置华密。原即个另始信息中的每母～按华定的的华华～依次用外的字代替。华华字母置华可以看成是一华数从达据流的华置华～而到保华信息的目～之后逐步华展华密

早在年初～震惊国很界的“九一一”事件华生四年多以前～美华行量大

华《今日》国就曾刊登文～出本?拉丹及其同伙极网有可用某些站上的大与字华像秘密华华恐怖活华有的信～如指令、地华、攻华目华的华料等川。华有华道指出～一些著名的网站如和等己成华华播信息的华写将欧

家在华中取得的写研国国早期成果用于华的就有基和哈华斯等华华华。外～一些家的警方也在怖华华的华算机华华大量可内与疑华像和华华文件～据分析可能藏有恐怖活华有的信息。可华～字华像

数乱字华像置技华的相华技华1.3

华像具表直华达,所信息量大等特点,因而像信息在存华华华程中的安全华在信安全华华中华得非常重要.华华近年华起的字华像的安全保密华华来数,信息华藏是其

信息华藏技华的主要学科

(1)华秘信道

[5]华华的文华华华～可理解华“华藏的、暗

在通信中理华“信道、华”的意～因可理解华“华蔽的信道”。nnelCovert Channel此之华华秘信道～是指华些通道一称运当将被用于可信程序～华华的程序华行操作华～有华信息泄露华不可信程序的华有者。而不是指华些信道平华是华蔽的(不可华的)～此～可称之华华秘信道～是华蔽信

(2)华华装

华华～华华的装英文华华。华代华华的分支从

之一华华中一华而——装己～华理解华“华”

[6]华“华密”是华秘密～而“华”是装掩盖秘密～华更华重于用华去掩盖密息。华华是信息华藏的一重要装个学从内装从科分支。密华华事秘密信息容的保华～而华

信息华藏

华秘信道华华装匿名技华数

基于华华华置乱基于技华华棒水印

置乱数字水印指华

华像置乱不可华水印可

华 1-1 信息华藏技华的主要

(3)匿名技华

匿名～华华的英文华华

[7]息华中的匿名技华就华法华消息来～华藏消息的华即送者和接收者。例如,者通华利用一套华件器路由器～就能华华华掩盖消息痕迹的目的～要华些中华华不互相串华。因此～剩下的是华华些手段基华的信华。需要注意的是～不同的情取于华要“被况决匿名”～是华信者～华是收信者～或是者两网将皆要。上华等华集中于

(4)数字水印

数字印～华的英文华华～可理解华“字的”～

[8]理解华“水印”。水数个数真印是用以

真华的一华手段。

置技华在乱个乱整系中的作用是～信息被嵌入之前～华其华行置和加

[9]华华做是华增加信息华藏系的健壮、不可感知性和破度。通华华中的华华可华置技华乱是其与他信息华藏技华是有着密

人华了解华像信息量大～华华决从数学断找数华的华华～角度不华算法。本文只涉及华字

本文的华安排构1.4

本文主要华华算机华像域的字华像置技华。全文安排

第一章～华介华字华置技华的究意华、以及相华究华

第二章～字华置技华原理技华数与介华了字华像置的原理技华～包括

置的基乱概乱数乱并念、华像置程度的量华价、以字华像置技华的分华。列了字华像置技华的华具华华方法～其中有,乱几体基于华华的华像置方法、基于抽

像置方法、基于华列华华的置方

第三～华华华果及分通华华程华华字华置～华三华置华技华华行分析来数乱

和比华。

第四～华华展望与是全文的华华～字华像置技华的未华华展华华华行

数乱与字华像置技华原理技

数乱概字华像置技华的基本念2.1

华像是用华华华系华以不形和手段华华客华世界而华得的～以直接或华接作人眼并体个华而华生华知华的。人的华系华就是一华华系华～通华得到的华像就是它客华景物在人心目中形成的映像。前～人华个学研从正华在信息爆

[10]的信息华来自华华系华～也就是像从例如～照片、华、华像画等中华得的。70%()因华华像作华一华华其中含

一幅像可以是自然物中物体的光强如～用一照相机照的照片～(Image)()也可以是身器官吸收特征体的量化特征例如光照片～或者是

波反截面雷达华像～者是一域的度华个

客华世界空华上是三华的～但般客从华景物得到的华像是二。一幅华像可以个数二华函来个数表示～也可作是二华华～和表示二华空华中一个坐f(x,y)xyXY华点的位置～而华代表华像在点的华性华的华。数如常用

此华示灰度华～它常华华客华景物被察到的亮度。需要指出～一般是根

[11]置的不同性华利用华像

日常华到的华像多是华的～即、和的可以是任意华。华了数便于华算机

存华～需要华华的华在将坐华空华和性空华都离离数散化。华华散化的华像

～在致引起淆的情下华用况表示数字华像。

、和都在整数集合中取华。fxy

数与个个字华像华的华系华华华是用一把待华理华像覆盖～然后把每方中的华像的各个亮度取平均华～作华华小方格中点的华～或者把方格的交叉点

[12]格交叉上的华。华华～一幅华华化成只用小方中点的华代表的来离散华华像～或者只用方格交叉点的华

数乱字华像置(Digital Image Scrambling)

随着华的华速华展～越越多的信息在上

机密乃至利益的信安全华国达便受到社的普遍华注。华像人华表和华取信息要媒之一～华字华像的安全保密更体数高的要求。例如～华像据所有者在上华华他Internet所华有的华像华华了保华自身利益～就需要华送的华像

医数网华华中～病人的照等像据必华在加密之后才能在上华。于是华像的加、藏技华就华而生了。字华像置华是数乱来研它既独近年究得华多的一华华像加密方法～是一华立的华像加密技华～又可以用于华像水数数乱数印、字华像

[13]字华像具有的华列的数特点华华中像乱乱素的位置或华色使之华成一幅华

达到无法辨华出原华像的

pjaij,i二华华像可以用一数矩华表示矩华元素代表华像第行第

iMjN==1,2,,;1,2,,KK的灰度。位置空华上的置华华上是乱由原华像矩华到

pp,个矩华华华华是置后的华像乱矩

的灰华密华与原华有同的灰度直方华但

华置使得华华系华法华无章的华像

基于置华像加密技在乱称恢华加密后像华一般用相反的华华华理～此一华华性华华。华性加密的安全性称没离依华于加密算法～由于算法和密华

[14]被他人华取～华华像的保密性低。因此华华华出可能尽灵活多华

数乱字华像置方法的分华2.2

数乱乱来数字华像方法有多华。若按空华的不分～可分华基于位空的字华像置和基于乱数乱两数色彩空华的字华像置～也可能是者的华合。

[15]乱方法都是基于置空华置～些方法都能使华像华得“面目全非”～而达像置的目的。乱乱数石提出了一华基于灰度华华的置方法～置思想于字华像华理中的灰度直方华华华～华华华像像素华华行置～华华置方法有以下华点乱乱几个置乱算法可以采:(1)用密华行置～增加了破解的华～提乱高了

灰度华行华～究研广当华更～也采用前一些成熟的算法～如等。华像果DES华好～到达运乱似效果的前提下～行华华更短。华文使华意华到置技华不华可以考华华像的像素位置置～像乱乱数乱素灰度华也可以华行置华理。但是基于灰度空华字像置华JPEG2000华华、

从与来仿数乱矩华理方法的角度的分～可分华基于排列的和射华华的字华

[16]仿数乱射华华的

华华的周性～华算了同的数下华的周期把华华华用于字华像数oldNArnold,Arnold置～华乱位置空华和彩空华了华华华华把二华华华推广到了三华空华华出了一般的,Arnold;非华性模华华有周期性的充分要件～华华了平面条华华的

的一华要件～理华上条从华华的周期性有了深的华华将推广到高Arnold;Arnold华～华出了高华华华具有周期性的充分必要件～华华了华华华的置条并乱效

[17]乱字华像方法华易～基本到置的目的～但华达乱从其华理看出是通华Arnold华华行的华华理～并达乱且需要华行多次重华置才能到华意的效果～此外华要考华到其置华华的数乱少～使得用于华像置的密华量小～算法的取模

度。

柏森提出了华仿乱运达射华的置华～技华避免了取模算～且其逆华华有华华的解～无需华行周期次乱的迭代可恢华华像。其置效果好且华算华华华度低。但是仍需华文中所提出的猜想做华华华明～华各华华像尺寸的周期华行华华估研另算等等。此外～他华华一步究了一华新的置华乱基于何中几仿仿仿仿华的思想

射华华的周期～得出了华仿构仿射华华成华群、射华华具有周期性等华华。华置技华不华增加了置华的华～而乱参数很乱乱吴且有置果～华于机密华像的置加密有一定的华用价华。昊升华了华基于列华华的华像生成方法基于两—几运采华理华和基于何算的排列华华。但前者使得华华后的华像“在华华上通常具有基本相同形华”～不到置加密的要求～者达乱广推了华华～却有没克取算～文中

平面各像个没很乱构重新华行一次排列～文中有华出一般性的具有好置效果的排

华于混沌系华华～不随即参数同的系可以华生不同的机序列～使华于同

[18]不同其沌特性也不同～因此以作华混密系的华。外另由于混沌系华华初华的敏感性～甚至是在系华和完全数随同的情下～不同的初华也得不同的机序列～另研学参数内会有究表明非华性华力系华在一的控制范华出混沌华象～华生的混沌序列具有确随并极定性、华机性、非周期性和不收华等性华～且华初始华有其敏感的依华性。由此可以看出～用混沌列华华华行置具有机性乱随从好、保密以及华华性高～抗攻华性强～而得很学保密安全

到一新的置方法乱魔华华。华可以先由华生成华华数将离混沌序列～然后其

生成相华的矩号数乱华和华矩华～最后～在华华域利用其华行字华像置方法～可华得的果。研数乱究者华华一华以华华混沌序列华基华～华行华像置华的方法～算法华华、速度快、安全性高～可利用指性数来两个它区混沌序列华生密华序列～然后分华把华映射到华但不改华混沌(特性～华而华用华密华序列所成两个并

灰度华像数据加密。

从数乱来面的所描述字华像的分看～大部分提出的算法都是基于位置的置～基于乱乱色彩空华的置比华少～管多基于位置华的置直接华用到色彩空华～但其健壮壮性不太令人华意～华有提高的空华～同华算法的健性的华华不多～有必要华各华算法的抗攻华如华华、

华像置程度的衡量华价乱2.3

[19]数个个字华可看作是一矩华～矩华的元素其特殊性～华就是华～即离距相近的元素～其代表的华像信息如灰度华～分量华等相差不大。根

道华像程度的大乱与乱加密后华像的相华性华～相华性华明置程度越高～反之低。华像的相华系～可以直接数两个来反映任意像素之华的相华性～也就是在华华平均的意华

自相华平均华的数数减随曲华基本上呈指华律衰～表明了相华像华存在的相华性着者之的两减与距增加而迅速小。华然原始华像相比～置华像相华乱元素的灰度华华越大华明它从乱的

wIwI'?()()SwNNNN= =+++,r1234置程度,

(2-1)

其中,华原始华像～

直～主华角华～次华角华华相华元素差华的平方

Nfijfij1=??,1,;()()(),ij,

Nfijfij2=??,,1;()()(),,ij

Nfijfij3=???,1,1;()()(),ij,

Nfijfij4=??+,1,1;()()(),,ij

华于一般的自然华像～由于存在华平的域;区乱坏灰度华差华小,～而

0<>

性华,。101 <>

性华,华像有置华～当没乱。2Sr=0

的～是一理它个乱即化的置度～所的完华华操作中的华像置是无法做

全置。乱个乱乱且～一的置算法不能把华像置度作华唯一衡华准～华要看是否能抗各各华的攻华～包括华华攻华～华华攻华等。不然前面所华的置华像被华原～信息被乱会他人

数乱体字华像置技华具华华方法2.4

基于华华的

华华在遍华华究中提的一华华华～研称俗猫

[20]。华想在面华位正方形制一内个猫华华像～通华如

xx'11= 1mod (2-2) y12y'

华个将清晰猫

注意式定华的华华华上是一华点的位置移

此外～华华华可以个迭代地做

基于华华的

华于字像华～可以其来将个数离网看成一函在散点华的采华华～华华我就

像～我华有离散化的华华Arnold

xx'11= ?mod,,0,1,,1NxyNK{} y12y'

其中华华像的华度和高

华于化华像而数言～我华所华的位置移华华上是华华点的灰度华或者华色华

xy,xy','即将来点华象素华华的灰度或华色华移华至华华后的点华。如果我华华

xy','个数离字华迭代地使用散化的华华～即将左端华作华下一次()ArnoldTArnol华华的华入～可以重华华华程一直作下个去当迭代到某一步华～如果出

的“华无章”乱即乱准的要求～华是一幅置了

需要意的是～华华有周期性即当将迭

和分析

事华华于二华平面上位置华华华～可以

移华”的要

ab (2-3) cd

当其元素华足华～平面它乱坐华

周期

华像尺寸

华华华周期

基于华华的

华华旭将华华推广到

1111L

1222L

AN=1233L (2-4)

N123L

TT''' xxxxxx,,,,,LL=A(2-5)()()011011NN??N

华就华定了华在华空华上离网散格点的移华

华于像的色彩空华言～在华里我华提华基于两广推的高华华华的置方式。

基于色彩空华的华像置乱RGB

色彩空华可看作是三华空华中一个体个正方～其中一华点位于坐华

于通华算机中表示华色分量都是整数体离～所以我华使用的华华上是华

Vxyzxyzrgb==,,,,,0,1,,255L。散网格

华于如上表示华色～我华使用华展华华华在华三华格上做置～到华华像的个

华色华行置的乱效果。GB

x' 111x yy'122= mod256,(,,)xyzVRGB (2-6) 123zz'

华于彩空华～如果华迭代地用式运的

期华是华华像而言～华不同的华像可能色彩华合排列不相尽个同～所以我华只

周期是华华华华下的一上界。个确

此外华置的一华华是,华于不乱个乱同位的同一华色无法华行置。因华其～～,RG分量华是固定的～所以华华华华置华华乱无华多少次迭代后～华些不同位

的～华就华生了原始华特华是华色数比华的华像华廓可华的华华。华华华华的一华华

是采用下面的置方法。基于字华

华于一字华像个数～可以表将它个数

FFxMyN==?=?,0,1,,1;0,1,,1LL～字华像可以表即数示华如下矩华,{}

FFF00101,0LM? FFF01111,1LM?

FFF0,11,11,1NNMN????L

Fxy,=0,1,,255LRGB华于色彩而言～。

以列华例我华华取如式华的华华展华华矩华下华

TT'''FFFAFFF,,,,,,mod256LL= N()()iiiNiiiN01,101,1??

即乱将可得到一幅置华像。左华的华出列放回到华像

华于华空华的华展华华～周期华算要华华得多。且由于

可能的色彩华有不同的华合排列～华华致要恢华原始华像需要成的华华数很确大～而且华以定,华破

华然～采用华华基于华华置方法～使是乱即它华华

同位置～就生成会乱从达弥新的华。华使华像华得更加混～而到的要求～由于RG色彩空华的三华华色置华

基于抽华技华的华像

从来数抽华理华看～字像是二华华华曲面按一华

111[21]二华离散点。华了描述抽华～可先定的抽华

1的抽华华

抽华华程

1抽华华程(1)22

原始华像用矩华表

华～把矩华中的奇数被整除余数华列抽出排矩华～偶数Nn=2A(21)B被整数华零列抽

1,2,3,,LN1,3,5,,21,2,4,6,,2LLnn?矩华的列

1然后按行抽华同华做一

华～除最后一列～最后一行不华外～其它华一华。Nn=+21Nn=2示例华下取一个的方华～用到的字华。数

123413241324

列抽华行抽华57651110567888

1110127612910111299131415131514161315141616

1华抽华示意华2-2 22

1000

00101 X=若令华以上的抽华可

123410001324

567800105768 = 910111201009111012

13141516000113151416

100013241324

001057689111012 = 010091110125768

00011315141613151416

示例华的抽华华程表示华～

当华像大小华华～矩华表示华下华表示所

100000L

001000L

LLLLLLL

000010L21 ?n =X (2-7) 010000L 000100L

LLLLLLL 000001L2 n

当华奇数华,N

1000000L

0010000L

LLLLLLL0

0000100L21 ?n

X=0100000L (2-8) 0001000L

LLLLLLL0

0000010L2 n

0000001L

1因此抽华华程可示华,华原始华

1抽华华程(2)33

NN (/3)若华像小被整除余数华零～

～～矩华华能被整除列所华成的号矩华～华被整除余数华的所华成的号CDB3C31矩华～被涂数华的列所华成的号矩华～然后按重排成矩华～即D32BCDAA={C D ～

～按列抽华后列重排华号～1, 3n}{1, 4, 7,…,3n-2, 2,5,8,…3n-1, 3, 6, 9,…,3n}

若华像大小被整除余数华～华最后一行～最后一列～其

若华像大小被整除余数华～华后行～两两最后列不华～

123456142536789101112192220232124

抽华131415161718710811912192021222324252826292730252627282930131614171518

323334353631313432353336

1华抽华示意华2-3 33

111定华了和抽华程～可以把其

1抽华华程(3)mn

NNaaab,0 g=h= 令～余数华～华～

mn不华～剩下的按能被整除

当华～抽华华程可

n把原始华像按列分成～～～…～～表示

mABBB=[,,]12Lgih=1,2,,Li的华～华

1ABBB=[,,,]12Lhi整除后的华的

YYYY=[,,,]12LhXXXX=[,,,]12Lg 若令～～其中

MMLM

100iL

MMLM iY=010mi+L (2-9)

MMLM

001L(1)hmi? +

MMLM

LLLL100i

LLLL010ni+ Xi= (2-10) MMLMLML LLLL001(1)gni? +

华整个抽华华程也可用矩华表示华～

基于抽华技华的字华像

,是基于它乱乱个位置华的华像置技华～

数不华～不改华

1,抽华后形成的华像原华的华略华华合～从角

的能量～而华华了原从匀华像的能量平均化～相华

信息的不可感知性。

[22],着随数即代的次增加～华略

1抽华华程

1,2,,,1,2,,2,,(1)1,(1)2,,, + + ? + ? + LLLLLggggigigig{}

1,1,,(1)1,2,2,,(1)2,,,,(1), +? + + ? + + ? +ngnngninigniLLLLL{}

由上面定华的抽华华程可知～每次抽华一华～华华的位置华华华系不华。而且华2-N-1列～其中一列后～其的列也都定。如果确它确第列要华回原始

抽华次数华～华行按列抽华后所华华的原象的位～中华不可能2?g+1?x(g+1)?…?2出华重华的列～号会因此抽华必存在周期

[(1)1](1)/10gnngngn+%? + ++1; (+)% x=有 (2-11) (1)110gngngn? + (+)/+1; (+)%

其中华向下取

aa特华地当华～抽华

aaaaa???=?111230 21[(1)%1]'(1)/1112 + +? ++1=+ + +=nnnnnnnnnL

a华好华华次华华就

aaaaNnm= == 2,2Nnm= == 3,3例

1当华像华非方形华像华是华抽华华程华～最期华按

周期的最小公倍。数

基于抽华技华的字华象置技华～能到的目的～具有数乱乱周期性～而且使能量平均分配～可华字华象华华华理。在华华华用中～数～的取华一般不会超

11是抽华和抽

基于华列华华的置

华于个的矩华～可以既看作个华度华的华列～也可以看作个度华的华MN NNMM列。一华个并个素华华位置～元素的整华成不改华。如果把一矩华A的行列都作华[23]列～按照一定华华华其华行华华～那华就能得到一个新的矩华B～华足B到A既华华映射又华华映射～即AB的元素华成一致。具华

(,)IJ 第1步,定

jJ?第2步,把矩华列看作华列～第J华

Jj?距～小于的行依次向循华移华个列距～华华～也

华～华华用公式可表

AijAijJMj'(,)(,)=+?+α

iMjJiMNJiMM==??+??+1,2,,;max(1,1),,min(,)LLαα

JNJ1?? α , ～符号、分华表示沿华无华、

第3步,把矩华的行看作列～第华保持不华～的行

小于的行依次向右循华移华个列距～华华;也可以分华按相反的方行～华华Ii?ERUIERD,～华华用公式

AijAijiIN'(,)(,)=+?+β

iIjNMIjNNjN=??+??+=max(1,1),,min(,);1,2,,ββLL

IMI1?? β , NN ? +

第4步,重华第2步、第3

上述华华华程中第2步第3步的华序可华华～成一

乱华华～华华E。

(2,3)ERUCU(,)的矩华华行华列置华华～华乱华

到新的矩华。B

aaaa11121314

aaaa21222324 A= aaaa31323334 aaaa41424344

aaaa32441224

aaaa43112331 B= aaaa14223442 aaaa21334113

数个与个字华像可以看是一矩华～矩华的

[24]元素的华就是像数素的灰度或。华于幅华像～把字化就得到一它矩;,华～RGB改华矩华元素的位置～华像就华

基于华列华华的置乱即当数将具有周性～华华华华一定的迭代次后～新华得原始像。华华大量的华华～华于华算法的周期

华像置华华的乱周期华像的大小、以及的参

在华华的参照点坐华相同件下～条与的华像置乱周期

的置华华乱周期不一定

华于华定的华像～华华的周期华于华像的心原点的参照华。称即(3)M×N()参照点、、和

当华～华华的周期与照点的华华无华～

基于华华华的字华置是数乱华华华像矩华外的点华参照的性华～密的取华范华华无华～要密华华度足华～攻华几它乎无法攻破～的华华华华易求～密华的华有者可以华华快捷地把置华像华成原始华像。华方法置速度几几快～只需华行次、十次迭代就能使原始华像完全置～使华像乱匀既数灰度华均分布～可作华华加密华华法～又可作华华像信息华藏和

本章小华2.5

本章在字华像置技华的基本数乱概乱念出～分析其原理～描述技华的分华及华像置程度的衡量华价～然后出华华华像置的三华法,基于乱乱的华像置～基于乱Arnold抽华技华的华

三华置的方法有有乱弊～各有特点。方华、

求逆华华困华、华华度不华～若不法者用“华华”华容易解～抽华法华了原始华像的能量平均化～使得像素华化～增加了华藏信的不可匀乱感知性～华列华华技华的置方法多、速度快、求方

华华华果及分析3

华程华华3.1 MATLAB

(1)基于华华的华像置乱程

文件 [filename, pathname] = uigetfile( {'*.bmp;*.dib','BMP(*.bmp,*.dib)'});

if filename==0

return;

end

stringfile=[pathname,filename];

im=imread(stringfile);w0 = double (im) / 255 ;[m,n]=size(w0);

w1 =w0 ;

figure ,imshow(w1 ,[ ]) ;

华华华次数for k = 1:95 % 95

for x = 1:m

for y = 1 :n

x1 = x + y ;

y1 = x + 2*y ;

if x1 > m

x1 = mod(x1 ,m) ;

end

if y1 > n

y1 = mod(y1 ,n) ;

end

if x1== 0

x1 = m ;

end

if y1 == 0

y1 = n ;

end

w1 (x1 ,y1) =w0 (x ,y) ;

end

w0 =w1;

end

figure ,imshow(w1 ,[ ]);imwrite(mat2gray(w1),'no2.jpg');

(2)基于抽华技华的华像

clear all;clc;close all

文件 [filename, pathname] = uigetfile( {'*.bmp;*.dib','BMP(*.bmp,*.dib)'});

if filename==0

return;

end

stringfile=[pathname,filename];im=imread(stringfile);

figure,imshow(im)

w0 = double (im) / 255 ;

[m,n]=size(im);

w1 =w0 ;

ww1 = reshape (w1 ,2 ,2 ,m/2 ,n/2) ;

华华华次数for kk = 1:7 % 7

ww2 = zeros (m/2,n/2 ,2 ,2) ;

for i = 1 :m/2

for j = 1 :n/2

for k = 1:2

for l = 1:2

ww2 (i ,j ,k ,l) =ww1 (k ,l ,i ,j);

end

ww1 = reshape (ww2 ,2 ,2 ,m/2 ,n/2) ;end

w1 = reshape (ww1 ,m ,n) ;

figure ,imshow(w1 ,[ ]) ;

imwrite(mat2gray(w1),'n1.jpg');华华华果华比及分析3.2

(1)基于华华的置乱, 华像

原华像华华次1

华华2次华华5次

华华20次华华192次

华3-1 华华华

华像大小华128×128

原华像华

华华次华华次华华

华3-2 华华华

华取的原始华像分华华和～得到的华像华果上从乱～已华

目全非～无法看出原华像的端倪。华方法具有周期性～华华数内与乱在的范华置程正～到一个会周期华束华恢华出原始华像。大小华的像在华次以后将256×256192回到原华～大小华的华像在华华次以后将回到原华。华3-1和

方法的华华华果。

基于抽华技华的置乱,华像

原华像华华次1

华华次华华次23

华华次华华次78

华抽华华华

华像大小128×128

原华像华华

华华次华华

华抽华华华华

从乱置后的华像～可以有华华的华华,先华像分成大将相同的矩形方形小华,序抽其中的一像个个素华合成一新的华像华～最按华排列方式成一幅拼的华像。华方式抽华华程是不改华原华的直方华的～像素只是华生位～

的置方式一华～抽华也具乱随周期性。着华华多逐华

当数达将靠次到一定程

华华展望与4

本华文主要探华了在华信息安全华域里起

做的工作做

首先～收集、华、华了大相华中学献研英文文华料～华出了华华的背景及究华和相华华史～华华了字华像置华技～其乱乱概次～华了华像置的基本念以及分华～描述了其衡量华准～接着～华华介华了三华常用而且华典字华像置技华数乱算法～各自的原理及算法公式～华其自并数乱来身的特点华行了华华深刻探华～最后～华程华华字华像的置～用华

本文所有的华华都是在的华件华

其中置方式华华容乱乱易～置效果华好～但在华

形式是固定的～华的华秘性只能华于置的乱数次～安全性仍需加强。抽华华华华华了能量均分配到各个小华中～主用于华像加密和印华做华理。列华华算法华华～华华容易～既达很乱能到好的华像置效果～又能方便华行密～恢出原始华像。不华如此～由于采用的华矩华具有一定的机性～随随数与且机由用于加密解的密华控制～不华保华了华像信息华藏具有华高的安全性～且加密密的将很算法完全公华～因此相信华华技

但是华华仍然存在～果非法破华者不在乎恢华运算可能要花的巨大华算～那华他就恢出始华像。所以我华华必华考华～在置华程的乱它每一都通华添加其操作～增非法破华的华华度。因此～本文在华用性方面华有华多需要改善的地方～华一

今后字华像置技华的究方向华重于数研将完华像置理华～提乱乱高置的安全性、华健性～究其在华华华中的华用～研

新世华信息技华的迅猛展和的不华大～字化可以

网与来与与国上方便、捷地华华。信息的安全保密华得越越重要～信息的安全保华家的政治、和交等重大的华系～而且与国个极家的华华、商华活华以及人有大华系。信息安全华华己华华人华华心的焦点～是今当会研数乱社的究华点和华点。字华像置技华作华其中不可缺的份会研子～必定有非常

华北林华大

参献考文

王育民,何可. 密学--基华华用与. 西安: 西安华子科技出学版社,. [1] 1990368~372丁华,华华旭. 字华像华华及信息华藏华华技华数与装. 北京: 华算机华学, , :[2] 198821(9)838~843华永华. 华算机华像华理分析与. 武华: 华大

:[4] Johnson N F, Jajodia S. Exploring steganography: Seeing the Unseen. IEEE Computer, 1998, 31(2) 26~34

[5]A Fabien, P Petitcolas, Rose J Anderson, et al. Information hiding—A survey. Proceedings of IEEE,

:1999, 87(7) 1062~1078

[6]Marvel L M, Boncelet C G, Retter C T. Spread spectrum images steganography. IEEE Transaction on

Image Processing, 1999

[7]Swanson M D, Zu B, Tewfik A H. Robust data hiding for images. Proc IEEE 7th Digital Signal

:Processing Workshop, 1996(9) 37~40

[8]Cox I J, Killian J, Leighton F T, Secure spread spectrum watermarking for multimedia. IEEE Trans

:Image Processing, 1997, 6(12) 1673~1687

高守平. 字华像的置技数乱. 郴学州华范

华声蓉主华数与字华华理分析北京:清学华大出版社[10] . . , 2006. 4~5王

汪小帆,戴华华,茅耀斌,息华藏技华. 北京: 机械工

华华先,林华端,华华密华.北京:人民华华出版

吴昊升,王介生,刘慎华.华像排列华华.华算机华学,:[15] 1998, 21(6) 514~519柏森,修,林.基仿数乱射华华的

华学峰.基于混沌映射的字华像置方法数乱.微华学与华算,,:[18] 2003 20(8) 136~138柏,曹华修.华像程度究乱研.全国学研会第二界信息华藏华华华华华文集.北

,..[20] V I Arnold A Avez. Ergodic Problems of Classical Mechanics Mathematical Physics Monograph Series

,,New York: W A Ben-jamin Inc 1968

丁华,华华华,华华旭.基于置乱与数融的字象华藏技华及华用.中华象华

丁华.数研字华像信息安全的法究.中国学学科院博士位文.北

所 2000

..,,:[23] Kerckhoffs A La Cryptographie Militaire Journal des Sciences Militaires 1983 2(4) 183~206侯启华,周华旭.基于华士巡游的华像像素置乱算法.中国学与学会科院自华化信息华华

致华

衷心感华华华华我华究上的指华和华工作上的学研学帮研写助。到究～直文撰华～都得到了老华的悉心指华。老华勤华敬华精、华华求华的华度、雷华华行的作华、旺盛的工作华情和华生华学极学心的华华华我留了

感华老华～在老华华华治学教研响学渊华下形的华秀华华深深地影了我的求～他博的学氛研潜华所凝成的华华使我的究在华移

感华教研室的等老华

感华通信华华仿真学条室华我提

感华和我华、生学学活华多年的等同～

感华所有华心和

华以此华文华

华北林华大华华

华华华文华目字华

学生姓名屈华华华华班华

指华华华华教:

建华成华,

指华华;华字,, 教

年月日

华北林华大华华

华华华文华目字华

学生姓名屈华华华华班华通信工

建华成华,

华华人;姓名、华,称:

年

华北林华大华华

华华华文华目字华

学生姓名屈华华华华班华通信工

建华成华,

华华人;姓名、华,称:

年

答华委华意华会:

答华委华会(教

华华华文成华,

“独角”记忆法对数字图像的记忆方法(中国记忆力训练网)

导读:就爱阅读网友为您分享以下““独”记忆法数字图像的记忆方法(中国记力练网)”

维普资讯 http://www.cqvip.com 蠡函海马记忆www.jiyili.net

旦文。张祖安(庆市奉节县永安学) 匿圆 ‘‘ 独, ’’ 乙忆法 “数字”，不由叫人想到脑，电视，手机，存折码，, , ,全球定位系等。宁，浊,, , (取“取乙 : :取取 , 之束笔 ,,之束笔， ,,,,:,,, 区号是:北京 , , ,”，记成“北京刻酉丝” (“刻西站”即“西客站”的变格)。“刻”为 “客”的同字。“客西站” 即“,,,”)来记 , 奢右 ,、数字，由于意单一，抽象，记起来叫人大伤脑筋。在研读众多的数字

究出的一独角’记忆法”，就方便、快捷，解决了数字记忆的难题。一 , ,端,而、,了。天津“, , ,”，记成“天津垡 ”(天津城建立堡韭平原之上)。上“,,,”记 “端的码“,,, ,”。其三，熟成“上海 ”(上海改革开放的堑用第一个角的号码仍以查法“乙”中皇隧”) 重庆“,, ,”，可记成“重庆座趣 ” …独角’记法”的诞生背景在一独角”记忆法的诞生前，在数的“端”为例，“端”的一个角，即左上 (重庆坐落在长江和嘉陵江西江之间)。再 ,: 盘托, ,表,、培, 字记忆方面，归起来有三种方法。首先，介绍曾宪礼生的“换字忆法”。曾先的《快速记忆法》(, ,年广西酒……(,(,,, ,,……) 。其次，说说《王进收记忆法》(, , 角是“, ，“,”的替代字就是以“端”为代编码为压韵的话: 表的这一类字。记忆时就反过来用“端”这天津立堡，重庆座佰江。类字代表“,”。于“这数字记忆法” 北京酉站，上海处。一人出版社出版)如:“出壶二壶二童只取用汉字四角号码中第一个上的号码，例二，记银行帐户密码。如，你的银行所以我这种方法命名为:一独’记忆帐户密码是“, ,,,”就可以转化为“万里长法”，又称为“独角法”或一独角号’

用“朝辞白帝彩云间”来记。如若你想设银行年山东大学出版社出版)。，“, 用字记忆法”。声:,一玻来表示;数字“,”用韵母:, 第二步，根据数字找字。当我们确定帐户密，以先用一句自己喜的要记某一个或某一组数字时，根据汉名言警句来设置。如，先选“躬瘁，死喔。如要记“, ,”，:,,,婆,, ,。后，谈默尔思绍的《全面提升首角找出对应的字。如我们确记数字而后已，然后换成密码“,,,,,, ,, 。这的记忆力》(, ,年地震出版社出版)方法。 “,”，就可以找出一个角“横为,”的这一样一个表示千万的密码在柜前忘了怎么如:,,,，,,,。如“,,”，就用“,,,”(网) 类字来替换。这类字有:工，天，王、等。办,很简单，把名言警翻成数字就行如果我们确定记数“,”，就可以找“叉为了。译成“, ,”。他们的方法有着比明显的缺陷。 ,”的这类字:十，、大、等。如果我例三，记手机号码。如，记叫人头疼第一种，如果面对“, ,,,,,, , ,,,”这们确记数字“,”，就可以找“角为,”的手记号码也将变成件趣事。可以用“一次个表示百亿的十一数的电话号码，要很这类字:厂，压，肝、巨等。这种根据“首深思熟虑，

快地早找到一组谐音字来表达，是一件非角”，找出数字的替换字是一独角’记法的关。常费时的事情。第二种，一是“记熟, ,个字的口诀”，第三步，“数”“字”合一。通过由“数方千;,,, ,年,月人民教育版社出版) 是入的拦路虎。二是，必过由“声一字”找“汉字”，又用“汉字”代“字”地中的世界上前六位的国家的面积:, 韵一一数”的换过程，增加了担和影不断练习，一些用数字的表字就渐渐俄罗斯面积:“,,,,”;,、加拿大面积:“,,,”; 响了速。熟起来，记忆的速度也就日益快起来。最后 ,、中国面积:“,,, ， ,，美国面:“,,,”，第三种，默先的方法。首先是你不达到“见数变字”“见字变数”的数’‘字’ ,、巴西面:“,,,”， ,，澳大利亚“,,,”。语就进不了门。其次是也得经过”汉语合一”的境地。那时你将达到惊人的记忆速俄罗斯三月就盛，拿大篝。度。例如，当你见到下数字:, , , , , 英语一数字转换过程。中擢星，美国筮塞。例四，记教材内容。如，记“九义”教七年级上《地理》(第, ,页，单位:万平二、…独角’忆法”的诞生 “长后浪推前浪”。一独’记忆法”， , , , , ,时，你能够不假思索找出相应的字来:

题。你看看多方便，多容易，多有趣啊～、“‘独角’记忆法”的应用效果和很好解决了上面三种记忆面临的难之当你看到汉字，你也会不假索地想到题。下面其基本原理作一个简明要的相应的字。究前景说明。第四步，会给数字“命名。字记 “独角’记忆法”与教相结。例如，一步，根据汉字找数。要想准确而忆的难度随组数增加和数的增加而利“独角法”记忆历史大事表中的迅速地从常用字中找出应数字的替换，增加的。为了减轻记忆的难度，提高忆的代。《中国古代史》(七年级上第, ,,，七你得作好下面的基础工作:首先是熟练掌速、效益和趣味，数字们起上一个好听 “四角号码检字法”。怎样才能够做到的、熟悉的，易记的，有趣的“字”，是呢,只要“三熟”。是，熟记查字的口 “独角’忆法”的核心。给数字起名就是诀:“横一垂二三点捺，叉四插五方框，七给数字用汉字编码，即把数编成一词年级下第, ,,页，,,,,年四川教育出社出版)一共罗列出“约, , ,万年前元某人生活在今云元某一”等大事, ,件。通过两个班对比实验其效异:甲班学生采用规方法记忆, ,钟之后测验，平均得分 , ,(,分。乙班学生采用一独角’记忆法” 八

组中的几个例字。请看下面的查字方法(据《角号码新词典》改编)。查字方形母码 , ? ? ——‘ 语，一个词组，一句话，一段话……例如，我们确定记字。, , ,”，就找“工”来甲笔形和例 , ，笔形倒 , , ，, , ,】说明， ? 鲭古 ? 换。如果我们要现在三峡水库蓄水高忆，平均得分, ,(,。其实验如记程“, ,,”米，就可以将“, ,,”记成“电理数据，元素周期表，数理化有关数据量”。你看看，用这个办法来记枯燥数字，等，均收到出人意料的奇效。是多方便多固多有趣啊～数字虽无穷，汉语那有尽,一独角’ (…独角’记忆”的应用记忆法”，乎提供了数字记忆各种编码有了一独角’数字记忆法，将我的可能。一独角’记忆法”在“字们的日常生活，工作，和学习带很多方记忆”方面有着无限广阔的应用空间和研便。究领域。例，记电话区号。如，四大直辖市的 , , , , 肯 , ， , , , 『, , 、, ,，, ,, , ,日古矗 ,? 冉, 目午 , , , ,, ? 直左均 ,蠹再笔, ?? 的 , 拜奉?盘搴 ,一慧,两,重咭，十 , , , ，, ，，十十( ’ 谜 ;阳兵，再笔笔相接

壹采? 快丰记熟例字就先学会找一个汉字四个上的号

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文章简介:海洋老师的经典长文，首发于中国记忆训练网(2006年11)，对当时许多不了解记忆法的会员解答了“怎样高忆力”、练习记忆的一些基本步骤、正确的态度等常见问题，揭开了记忆法的神秘

2.《为记忆的初学

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本标准主要起草人:郝辉、李玉民、杜琳琳、

特殊和超大尺寸纸质案数字图像输出

本标准规定了特殊和超大尺寸纸质档案数图像输到35mm卷式黑白缩微胶片的般要求。包括缩率、分幅方法和缩微品制作、存储等

本标准适用于利用计算机等设备将GB/T 14689,2008中表2和表3出特殊和超尺寸纸质档案数字化后产生的数字图像制作

2 规范性

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。注日期引用文件，仅注日期的版本适用于件。凡是不注期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改

GB/T 6159.1 缩微影技术词汇第1部分:

GB/T 6159.3 缩微影技术词汇第3部分:

GB/T 6159.4 缩微影技术词汇第4部分:材

GB/T 6159.5 缩微摄影术汇第五部分:影像的质、可读性和

GB/T 6159.8 缩

GB/T 6159.22 缩微影技词汇第二部分:影像局和记录

GB/T 7516,2008 缩微摄影技术缩微拍摄图形符

GB/T 10609.4,2009 技术制图对缩微复制原件的要求

GB/T 14689,2008 技术制图图纸幅

GB/T 15737,2005 缩微摄

GB/T 18444

GB/T 19474.1,2004 摄影技图形COM记录仪的质量控 1部分:

GB/T 19474.2,2004 摄影技图形COM记录仪的质量控 2部分:

GB/Z 20650,2006 缩微摄影技术缩微品的法

DA/T 31,2005

DA/T 44,2009 数字档

3 术语和定义

GB/T 6159.1、GB/T 6159.3、GB/T 6159.4、GB/T 6159.5、GB/T 6159.8、GB/T 6159.22、DA/T 31,2005、DA/T 44,2009界定的及

3.1

标板 target

由文字、数字、图形等内容组成的数图像，用于标识数字档案信息的特性、帮判断缩微品的内容和质量、提高缩微

4 总则

4.1 缩微品制作各

4.2 数字图像输出到单一画幅，影尺寸应超过30.4mm×41.0mm，输时应使用能够将全部影像容纳进一个

4.3 输出数字图像对应的质档案原件宜符合GB/T 10609.4,2009对缩微复制

5 缩率

5.1 缩率的选择，应保证胶片上的像还原清晰可读，可根据档案原件寸、字迹情、扫描后的图像质量、输出设备技术规

5.2 宜使用附录A中建议的

5.3 一页档案件分幅的数字

5.4 应在每个画幅内像区外左下角位置标缩率的

6 分幅

6.1 需要分幅处理的档案原件，可以描环节行分幅扫描，也可以整体扫描，行分幅处，处理过程不应使图像有任何变形，不应影

6.2 需分幅输出时，应根档案原件尺寸、字迹、线、阅读

6.3 缩

6.3.1 纸质档案原件单页，其短边不大于910mm，长边大于1230mm时，应选用图1所

6.3.2 纸质档案原件单页，其边大910mm，但不大于1230mm，边大于1230mm时，应选用图2

6.3.3 纸质档案原件单页，其短边大于1230mm，长边大1230mm时，应选用图3所

6.4 缩率1/21.2

6.4.1 纸质档案原件单页，其短边不大于640mm，但大于860mm时，应选用图1所示分幅方式。 6.4.2 纸档案原件单页，其

6.4.3 纸质档案原件单页，其边大

6.5.1 纸质档案原件单页，其短边不大于450mm，但大于610mm时，应选用图1所示分幅方式。 6.5.2 纸档案原件单页，其

6.5.3 纸质档案原件单，其短边大于610mm，长边大610mm时，应选用图3所

693D3/3 1/3

2/3

标题栏

693D

1/302/31/303/31/31/30

标题栏

图1 分幅

1/4 4/4

2/4

3/4

标题栏标题栏

1/304/42/43/41/301/301/301/4

图2 分幅

7/9 9/9

8/9

5/9 4/9 6/9

3/9 2/9 1/9

标题栏

标题栏 1/302/93/91/301/91/30

4/95/91/301/306/91/30

8/97/91/301/301/309/9

图3 分幅

6.6 相邻分幅图像之间应留有对应案原件100mm的重叠，如果原重叠部分重要信息，或为使最后一个分幅满幅，

7 需进行图像旋转时，应按

6.8 分幅系列的每幅都应在该画幅内区外右角位置标注出分幅序号，分幅号作1/n、2/n、3/n等(n为分幅数)，且便于

6.9 分幅输出一页没有标题栏的档案时，应输出分意图，并在图中每一分幅中心放置分幅序号;分幅输一有标题栏的档案，应将包含标题栏的图像作为第一幅，如图3所示，为方利

7 非标准尺寸

其他尺寸纸质档案应按能容纳下

8 数字图像准备

8.1 扫描环节应充分考虑扫参数对输出缩微品质量的影响。字图像

8.2 数字图像的文件格式应符合输备的要，对于不符合要求的图像应在前进行格式，转换过程不能影响档案信息的真实、完

8.3 需要解释说明的数字像前应加入相应图形符号或说明字标板。 8.4 标板准

8.5 应确保数字图像

9 编排

9.1 根据胶片长度、缩率、标板数、分幅、影像排列等因素计算出一盘应输出的像数。一页档案原件分幅输出时应编

9.2 胶片上各区段的设置

10 缩微胶片

应使用安全片基、高像力及具有中、高

11 输出

11.1 每盘胶

11.2 输出前应对编排好的数字图像进查，确输出内容、顺序等准确无误。除8章的要求置的标板、图形符号和必要的说明外，不得丢

11.3 应在输、检测测试标板

12 冲洗

应充分注意缩微胶片处

缩微胶片冲洗的方法

13 质量要求

13.1 缩微品记录的影像应

13.2 缩微品的密度应按照GB/T 19474.2,2004中5.2.3的定行检测，密

13.3 缩微品的解像力应按照GB/T 19474.2,2004中5.2.1的规定进行检测，解像力值应符

表1 解像力要求

解像力缩率 (线对/mm)

1/30 135

1/21 118

1/15 107

13.4 缩微品上的硫代硫酸盐残留量合GB/T 15737,2005的

14 其他

缩微品制作过程中画幅、影像、进片等尺寸、影像排列、检索标、接续、补

15 存储

缩微品的存储应符合GB/T 18444的要求和建议。

附录 A

(规范性附录)

推荐用于A系列尺寸纸

A系列尺寸纸质档案数字化后产生的数字图议使用1/30、1/21.2和1/15缩率，见表A.1。表A.1 推荐用于A系列尺寸纸质

纸质档案尺寸缩率 mm

+1.2 A0:841×1189 1/(30 ) 0

+1.2 1/(30 ) 0 A1:594×841 +0.85 1/(21.2 ) 0 +0.85 1/(21.2 ) 0 A2:420×594 +0.6 1/(15 ) 0 +0.85 1/(21.2 ) 0 A3:297×420 +0.6 1/(15 ) 0

+0.6 1/(15 ) A4:210×297 0

附录 B

(规范性附录)

标板

B.1 测试标板可按GB/T 19474.1,2004的要求制作;也可由设备制商行设计，其应包括GB/T 19474.1,2004

B.2 图形符号见GB/T 7516,2008。

B.3 凭证标板包括缩微品制批准书、档案原件证明、输出等，格

B.4 识别标板应包括档案权属单位、立档位、输出单位、输出时间、人员、输出备型号、操作系统、相关软件和其他

B.5 著录标板应包括本盘

B.6 数字图像输出到一盘缩微胶片上使用不同率时，在标识区按所用的最低缩率输出一次测板，在后标识按所用的每种缩率各输出一次测试标板或在每次缩率变

B.7 如需输出字档案信息的

附录 C

(规范性附录)

卷式缩微胶片区段

每盘胶片分片头、前标识、正文区、后标识区尾五

每盘胶片片头和片尾应各出不少于700mm的片作

前标识区应包

a) “卷片

b) 如本盘胶片容是续接前一盘胶

c) 盘号标

d) 测

e) 凭

f) 识

g) 著

h) 其他说

C.1.3 正文区

正文区应包括数字档案息及相关标板，数字信息

区与标识区之间应输出2,3空幅。如采用靶标闪现检，宜在靶

后标识区应包

a) 其他说

b) 著

c) 识

d) 凭

e) 测

f) 盘号标

g) 如本盘胶片容需续接到下一

h) “卷片

C.2 卷式缩微胶

片头 “卷片开始” 盘号标板标板凭证标板识别标板录标板其

标板标板

正文空幅空幅其他明信著录标板识标板凭证测试标

图C.1 输

附录 D

(规范性附录)

其他应输出测

在下列情况下应首先输出测标板，以评价输出设备的质量，再

a) 对输出设备、胶片

b) 冲洗胶片的化

c) 冲洗条

d) 任何不利于系

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