圖像加密技術(shù)的基本原理和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
從密碼學(xué)角度來看,圖像數(shù)據(jù)的加密與文本信息數(shù)據(jù)加密是相同的,就是把圖像數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為不可以辨識(shí)的形式的過程,并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇邮辗?,其目的是使非授?quán)接收方通過非常途徑截獲加密圖像后也不能識(shí)別和解密。
對(duì)于任何一個(gè)圖像加密系統(tǒng),不管形如何復(fù)雜,是基于什么加密的原理,實(shí)現(xiàn)的加密算法如何不同,其基本組成部分是相同的,主要包括4個(gè)部分,1、待加密的數(shù)字圖像,成為明圖M。2、加密后形成的數(shù)字圖像,成為密C。3、加密M=Ek1(C)、解密算法M =Ek2(C)。4、用于加密解密的鑰匙,稱為密鑰K1,K2。
明圖M通過加密算法加密后,得到密圖C,然后發(fā)送方利用傳輸通道將密圖C傳送給授權(quán)接收方。圖像傳輸過程中是很容易被截獲或竊取,但是由于圖像是加過密的,只要非授權(quán)用沒有密鑰,就無法獲取圖像信息,即使截獲也無法解密,整個(gè)過程如下圖:
評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):一個(gè)圖像加密的性能好壞主要有以下標(biāo)準(zhǔn)
1、密鑰的敏感性
密鑰的敏感性是指相同的加密算法的密鑰微小變化,得到結(jié)果與正確加密結(jié)果相差很大。具有好的敏感性的密鑰,只要密鑰有微小差異,就無法得到正確的加密圖。
2、密鑰的空間大小
密鑰空間大小是指全體密鑰參數(shù)集合的空間大小。密鑰空間越大,密碼攻擊的難度也越大,安全性就越高,尤其是對(duì)蠻力攻擊,窮舉工具具有很強(qiáng)的保護(hù)性。
3、直方圖
直方圖是圖像處理中一重要的統(tǒng)計(jì)特征,用來描述圖像中像素的灰度級(jí)分布的圖。灰度圖的直方圖是一個(gè)離散的函數(shù),他表示圖像中每個(gè)灰度級(jí)與該灰度級(jí)出現(xiàn)次數(shù)的對(duì)應(yīng)函數(shù)。
4、相鄰像素的相關(guān)性
相鄰像素的相關(guān)性反應(yīng)的是圖像相鄰像素的相關(guān)程度。一副待加密的圖像相鄰像素間的灰度值具有很強(qiáng)的相關(guān)性。相鄰像素的相關(guān)性主要體現(xiàn)在水平、垂直和對(duì)角三個(gè)方向上的相鄰像素間的相關(guān)系數(shù),其計(jì)算形式為:
5、信息熵
信息熵反映的是一個(gè)信息的不確定性,將其應(yīng)用到圖像加密算法中,主要是衡量圖像中包含的信息即圖像中灰度值的分布情況。
6、算法的復(fù)雜度
算法的復(fù)雜度主要是指算法的時(shí)間復(fù)雜性和空間復(fù)雜性,它是衡量一個(gè)算法性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。加密算法的空間復(fù)雜性主要是指算法在加密過程中消耗的空間資源,消耗的空間越少,空間的復(fù)雜性越好。一個(gè)好的加密算法的時(shí)間復(fù)雜性和空間復(fù)雜性都應(yīng)該達(dá)到最優(yōu)。










