基于改进BCD码及DCT变换的图像置乱算法研究.docVIP

基于改进BCD码及DCT变换的图像置乱算法研究 张波1 崔基哲1 JongWeon Kim2 1 延边大学经济管理学院 信息管理与信息系统 吉林 延吉 133002； 2韩国祥明大学 著作权保护专业，首尔 110743) (zhangbo0037@; cuijizhe@; jwkim@smu.ac.kr) 【摘要】 本文提出了一种新的频域空间图像置乱算法，频域空间转换采用了离散余弦变换（DCT），图像的置乱过程则使用基于种子的伪随机矩阵法。为了在有限的可置换范围内提高置乱效果，论文中提出一种改进BCD(Modified Binary Coded Decimal, MBCD)码，提高了还原后的图像质量，并有效抑制住了离散余弦变换中时常发生的块效应。新提出的图像置乱算法具有明显的特点，置乱后取值范围高度集中在特定范围之内，这种特点在需要设置前提条件的置乱算法应用中具有推广性。 【关键词】离散余弦变换；改进BCD码；图像置乱；加密算法； 【中图分类号】TN【文献标识码】AThis paper promote a new image scrambling algorithm about frequency domain, the frequency domain transform by DCT, while the image scrambling process based on the pseudo-random matrix method of seed. In order to improve the effect of scrambling within limited replaceable space, an improved BCD code is put forward to increase the restored image quality and block the Blocking Artifact in DCT process. This new algorithm has obvious characteristic, that is, the range highly concentrated within a specific range after scrambling. this characteristic has promotional value in the scrambling algorithm which need to set up the premise. Keywords Image encryption; Modified BCD; Image Scrambling; Discrete Cosine Transform 1 引言 图像置乱采用密码学的基本思想和一些新的手段，将需要保护的图像直接进行置乱或分存等处理[1]，使其在视觉效果上不包含任何有意义的内容来达到加密目的。目前常见置乱方法主要有Arnold变换、IFS模型、Conway游戏和Gray码等，置乱之后的图像素取值范围基本都分布在整个空间，大部分都呈现随机性[2-5]。本文运用改进BCD码及DCT变换来实现图像置乱，置乱结果图的像素值取值范围与传统置乱算法有明显的区别，色阶分布呈现窄带域，直方图也具有相同的特点。这种置乱效果在航空图像及医学图像的安全传输和必威体育官网网址保存中具有可推广性。经测试发现，这种窄带分布没有影响图像置乱效果，成功抑制了频域算法中存在的块效应。 DCT变换及MBCD码 2.1 DCT变换的性质 DCT变换是线性正交变换，二维DCT变换有可分离性等特点。基于这种特点，DCT在需要对大量数据实时处理的图像处理中具有非常重要的地位。 二维DCT变换公式如下： 其中，= 0,1,…,M-1；= 0,1,…,N-1 二维DCT反变换公式如下： 其中，= 0,1,…,M-1；= 0,1,…,N-1 2.2 改进BCD码 BCD码可分为有权码和无权码有权BCD码有8421码、2421码、5421码；无权BCD码有余3码、格雷码等。4位二进制数表示十进制10组代码，余下的六组代码不用。本文中六组代码也要用，改为表示16组十进制代码，与四位自然二进制码相同。 改进2：两组改进BCD码(8421)来表示8位像素值。 用函数表示权重分别为(1；64,32,16,8,4,2,1)的函数，其中1表示大小、(64,32,16,8,4,2,1)表示绝对值，用函数表示上述两种权重映射。则，计算公式如下 函数存在逆函数，公式如下： 在本论文中使用方式如下（图一）： Step1:若频域要处理的值(α)小于零，则u处记为0，并取绝对值；若大于等于0，u处记为1 Step2: 对频域数据保留到