圖像壓縮加密新算法

1、圖像壓縮加密新算法摘要隨著網(wǎng)絡(luò)的快速生長，越來越必要對大量的圖像舉行加密以包管寧靜可靠。該文提出一種對圖像壓縮和加密相結(jié)合的新算法，使用了分形編碼壓縮比高和混沌序列輕易天生，對初始條件和混沌參數(shù)敏感等特點，把分形和混沌結(jié)合起來對圖像舉行壓縮加密，經(jīng)仿真表白，該算法到達了較好的加密結(jié)果而且加密速率得到了提拔。關(guān)鍵詞分形編碼；混沌序列；atlab比年來，視頻壓縮編碼和視頻加密這兩個范疇的研究均非?；顫?，此中重要的研究技能也較為成熟，但是作為圖像處置懲罰的兩個緊張的方面，人們對他們結(jié)合起來的闡發(fā)和研究還缺乏充足的器重和足量的人力物力的投入。混沌理論是比年來生長較快的非線性科學(xué)的緊張分支，因其具有非周

2、期、一連寬頻帶、類噪聲和恒久不成猜測等特點，以是特殊實用于保密通訊等范疇。分形編碼有著精致的布局，具有恣意小比例下存在某種自相似細節(jié)的特點。分形理論的特點決定了人們側(cè)重研究它在圖像壓縮方面的作用，但是它在圖像加密方面的應(yīng)用還沒有被人們開拓出來。本文通過對現(xiàn)有圖像壓縮算法和加密算法生長標的目的的闡發(fā)，提出一種將分形壓縮編碼和混沌保密算法相結(jié)合的算法。經(jīng)闡發(fā)該算法具有較好的壓縮加密服從，而且可以或許滿意對圖像的寧靜的要求。分形圖像壓縮是使用原始圖像所具有的自相似性，布局一個迭代函數(shù)體系IFS，使用IFS抽取圖像的自相似性，即用圖像中的一個子塊經(jīng)太過形仿射變更來迫近同一圖像中的另一子塊，而且僅僅將仿

3、射變更系數(shù)記載下來，從而到達壓縮圖像數(shù)據(jù)的目的。分形壓縮理論重要包羅：分形空間上的壓縮映射，迭代函數(shù)體系，壓縮映射的不動點定理，拼帖定理及仿射變更等理論。一樣平常的分形壓縮編碼歷程為：(1)將原始圖像分塊把原始圖像別離支解成尺度K*K的值域塊Ri和L*L的界說域塊Di，一樣平常取L=2K.(2)探求符合的分形變更參數(shù)利于圖像局部之間的相似性，按照了IFS拼貼定理，為圖像中每一個值域塊Ri探求與之最匹配的界說域塊Di及相應(yīng)的仿射變更i.(3)存儲分形變更參數(shù)尋到最正確匹配塊，記下坐標值和應(yīng)用偏向值，依次完成對原圖像的編碼，從而實現(xiàn)圖像的壓縮。顛末上面的闡發(fā)可以看出在分形圖像壓縮算法中最焦點的部門

4、就是對圖像的仿射變更的選齲下面我們來詳細闡發(fā)其算法：起首界說圖像f(x,y)上的映射i：FF為：在變更中，常數(shù)Si操縱灰度圖像的比擬度，Qi操縱圖像的亮度?？臻g壓縮變更一樣平常可以簡化成8種情勢，即旋轉(zhuǎn)0，90，180，270，垂直中線反射，程度中線反射，相對45反射以及相對135反射。我們用+編程實現(xiàn)仿射變更，重要編碼如下：對當(dāng)前界說域塊做變更8種fr(t=0；t8；t+)if(t=0)fr(k=0；kBLKSIZE；k+)fr(l=0；lBLKSIZE；l+)TransDainkl=Dain+kn+l；/旋轉(zhuǎn)同樣雷同別的七種變更重要情勢如下：TransDainkl=Dain+kn+BLKS

5、IZE-1-l；/旋轉(zhuǎn)90TransDainkl=Dain+BLKSIZE-1-kn+l；/旋轉(zhuǎn)180TransDainkl=Dain+ln+k；/旋轉(zhuǎn)270TransDainkl=Dain+ln+BLKSIZE-1-k；/垂直中線反射TransDainkl=Dain+BLKSIZE-1-ln+BLKSIZE-1-k；/程度中線反射TransDainkl=Dain+BLKSIZE-1-kn+BLKSIZE-1-l；/相對45反射TransDainkl=Dain+BLKSIZE-1-ln+k；/相對135反射通過探求圖像的反射變更，我們可以得到變更后的圖像與原圖像之間的偏向，設(shè)其為erri，預(yù)先

6、給定一個偏向尺度，只要每一塊的偏向erri，就以為完成了圖像的分形編碼，不然將值域塊支解成更小的值域子塊，重復(fù)該歷程，直到偏向滿意要求大概值域塊的支解已經(jīng)到達預(yù)先確定的最小值那么以為完成了圖像的分形編碼。分形編碼中對圖像的支解越小，那么編碼的準確程度就會越高，但同時高的編碼質(zhì)量卻影響了壓縮率和盤算速率。對一幅圖像舉行分形編碼后，存儲的文件中是原圖像的全部變更參數(shù)。我們可以顯著看出，對一幅圖像來說，存儲映射參數(shù)所需的存儲空間要遠遠小于存儲原圖像的空間，因此我們很好的實現(xiàn)了圖像壓縮的目的。在上節(jié)的處置懲罰中我們把變更參數(shù)存進了一個*N的矩陣中，設(shè)為Y(，N)。編程時界說了一個布局體用于存儲編碼參數(shù)

7、：RangeX，RangeY，DainX，DainY，TransfrN，Sale，ffset，因此的巨細就是由界說域塊、值域塊的位置與巨細及仿射變更i確定的，取=7；而N的巨細可以界說為：N=IAGESIZE/BLKSIZE?；煦缯飨笫窃诖_定性非線性動力體系中出現(xiàn)簡直定性、類隨機的歷程，它對初始值有極其敏感的依靠性。因此混沌加密技能非常適實用于圖像加密。Lgisti序列的混沌特性和統(tǒng)計特性闡發(fā)如下：(1)此中xk為映射變量，u為體系參數(shù)，取值范疇為-1xk1，0u2。當(dāng)u漸漸增大時，迭代出現(xiàn)屢次突變。研究表白：當(dāng)0u0.750時迭代為不變的1周期，當(dāng)u增大到0.750時，迭代出現(xiàn)2點周期分岔；

8、u增大到1.250時，出現(xiàn)4點周期分岔。隨著u的增大，這種2n倍周期分岔越來越快。當(dāng)u1.40115時敏捷到達周期N即進入了混沌狀態(tài)。算法原理步調(diào)：第一步：按照Lgisti映射(1)，使用密鑰u、x0天生一組混沌序列xk，從xr(r0)開始攘N個元素組成N矩陣G，G(i，j)-1，1。因此可知此混沌序列的密鑰為xr。第二步：按照式(1)天生混沌序列xk，令L=2。起首，把xk整數(shù)化，天生置亂矩陣G，并令其值0，255，取整算法：gk=rund(*255/2+255/2)k=0，1，N-1(2)第三步：對原圖像舉行加密處置懲罰。將分形壓縮后形成的參數(shù)矩陣Y與置亂矩陣G中相對應(yīng)的舉行位的異或運算，

9、天生加密圖像，即k=ykgk=0，1，N-1(3)第四步：對加密圖像舉行行列置亂處置懲罰。將中元素位置為1的元素移到元素位置為2的位置，將2移到3的位置，依此類推，末了將N移到1的位置。即得到終極加密圖像。輸入準確的密匙xr，天生雷同的混沌序列xk，及gk。接著舉行加密第四步和第三步的逆運算即可。加密流程圖如圖1所示：圖1加密流程圖實行中我們我們?nèi)0=0.3，并先跌代300次后開始取之后的*N個元素作為矩陣G，取u=1.42，對編碼后的圖像舉行加密，我們用atlab仿真，圖2為原圖像，圖3為加密后的圖像。我們可以看出圖像的加密結(jié)果很好。在解密時間只有準確輸入密鑰xr(r=300)、u才氣得到準確的解密圖像。本算法先對圖像舉行了壓縮處置懲罰，編碼后的文件大大縮小，有利于下一步的加密處置懲罰；加密時置亂矩陣是隨機拔取的，只有知道準確的密鑰解密后才氣夠得到準確圖像，使用混沌序列大大進步了寧靜性。通過大量實行證實，此壓