一种结合JPEG压缩编码的彩色图像加密算法.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 24 (2013) 240508 一种结合JPEG 压缩编码的彩色图像加密算法* † 肖迪 谢沂均 ( 信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室, 重庆大学计算机学院, 重庆 400044 ) ( 2013 年7 月24 日收到; 2013 年9 月17 日收到修改稿) 为了研究针对联合图像专家小组压缩标准(joint photographic experts group, JPEG) 彩色图像特点的加密算法, 综 合选择加密和在编码过程中加密两种思路, 提出了一种空域和频域结合的加密算法. 首先在空域对8 8 分块进行 扩散置乱, 然后利用边缘检测手段找出包含细节信息较多的重要分块, 先加密所有分块中的直流(direct current, DC) 系数, 再选择重要分块中的一部分交流(alternating current, AC) 系数进行加密, 最后将分块重要性标记信息嵌入AC 系数中进行传输. 通过理论分析和大量实验证明, 算法格式兼容, 密文图像视觉效果好、色彩分布均匀; 算法密钥空 间大, 密钥敏感性强, 安全性良好. 关键词: JPEG 彩色图像, 边缘检测, 选择加密, 结合编码加密 PACS: 05.45.Gg DOI: 10.7498/aps.62.240508 使得加密和压缩同时进行, 并且格式兼容; 2) 选择 1 引言 加密911 , 针对于某种特定格式的图像, 选择一部 分关键数据进行加密就可加密整幅图像. 随着图像捕捉设备的不断升级以及互联网的 联合图像专家小组压缩标准(JPEG) 是由国际 持续发展, 高清多媒体图像被越来越广泛地应用, 标准化组织(International Standardization Organiza- 多媒体图像的安全传输和存储成为一个重要的 tion, ISO) 和国际电报电话咨询委员会(International 问题. 加密是一个非常有效的解决方案, 但是对于 Telephone and Telegraph Consultative Committee, C- 传统的加密方法如数据加密标准 (data encryption CITT) 建立的第一个国际数字图像压缩标准, 也是 standard, DES), 高级加密标准(advanced encryption 目前应用得最广泛的图像压缩格式之一. 利用上述 standard, AES), 国际数据加密算法(international da- 思路针对JPEG 格式的加密方案有较多的研究成 3 ta encryption algorithm, IDEA), RC5 等等, 都是针对 果, 如Ge 等 提出一种先以Logistic 置乱8 8 大 一维的数据进行加密, 在实际应用中是不愿意采用 小的像素块, 再加密离散余弦转换(discrete cosine 的, 因为: 1) 图像数据量很大, 整个图像转换为一维 transformation, DCT) 系数符号的JPEG 彩色图像算 数据单独加密会造成加密效率低下, 并且加密后的 法, 然而单纯的Logistic 映射的分布不均匀, 其产 冗余数据较多; 2) 加密时间长, 对于要求较高的网 生序列