【摘 要】
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数字图像已经在日常生活中被广泛使用,但是也面临着信息泄漏和侵犯版权等问题,因此数字图像保护技术应运而生。作为两种重要的图像保护技术,数字图像加密技术和数字图像水印技术已经成为研究热点。近年来,数字图像加密技术的研究大部分都是基于简单、低维的混沌系统,安全性不足;而数字图像水印技术则大部分是在水印嵌入算法上作出改进,忽略了水印系统的安全性。本文针对数字图像保护技术中的问题进行了研究,提出了基于高维复
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数字图像已经在日常生活中被广泛使用,但是也面临着信息泄漏和侵犯版权等问题,因此数字图像保护技术应运而生。作为两种重要的图像保护技术,数字图像加密技术和数字图像水印技术已经成为研究热点。近年来,数字图像加密技术的研究大部分都是基于简单、低维的混沌系统,安全性不足;而数字图像水印技术则大部分是在水印嵌入算法上作出改进,忽略了水印系统的安全性。本文针对数字图像保护技术中的问题进行了研究,提出了基于高维复杂混沌系统的数字图像加密算法,主要包括以下两个方面:（1）针对现有图像加密算法的缺点,提出了基于耦合映射格子的多线程并行图像加密算法。相比于传统低维混沌系统,耦合映射格子具有较高的维度,以及更好的混沌特性。使用耦合映射格子作为图像加密算法的密钥生成器,可以提高图像加密算法的安全性。多线程的使用可以提高加解密速度,充分发挥多核处理器的优势。（2）针对应用越来越广泛的立体图像,提出了基于核糖核酸生物编码技术的立体图像加密算法。现有的图像加密算法大都针对灰度图像和彩色图像,而针对立体图像的加密鲜有研究。本文提出的立体图像加密算法采用RNA编码技术,结合分数阶超混沌系统,实现了对立体图像的加密,取得了良好的加密效果。同时,本文针对现有的数字图像水印算法的缺点,结合数字图像加密算法的研究成果,提出了三种数字图像水印算法:（1）针对数字图像水印技术的安全问题,提出了基于非邻接耦合映射格子的数字图像水印算法。现有的数字图像水印算法大多仅关注于水印算法的实现,水印图像及水印嵌入过程的安全性没有得到保障。本文通过使用非邻接耦合映射格子系统并结合零水印技术,保障了水印图像以及水印嵌入过程的安全,同时也实现了防止水印非法嵌入的功能,加强数字图像的版权保护。（2）针对彩色图像,提出了基于四元数小波变换和四元数奇异值分解的数字图像水印算法。现有的图像水印算法大多针对灰度图像,而针对彩色图像设计的水印算法较少。考虑到彩色图像包含三个颜色通道,故灰度图像的水印算法并不能直接用于彩色图像。本文通过将RGB颜色空间转换到YCb Cr颜色空间,实现了彩色图像的盲水印算法和半盲水印算法。同时,改进了现有的混沌映射,提出Chebyshev-Logistic映射。该混沌映射具有更好的混沌特性,对水印图像及水印嵌入过程的安全性提供保障。（3）针对传统水印算法难以抵抗的几何攻击,提出了基于快速圆谐傅里叶距的数字图像水印算法。虽然基于图像距的水印算法具有良好的抗攻击性能,但图像距的计算时间较长限制了其应用。本文对使用较多的圆谐傅里叶距进行了深入研究,在现有学者提出的快速计算算法的基础上,提出了快速重构算法,实现了完整的圆谐傅里叶距快速计算,同时将其扩展到四元数域,实现了四元数圆谐傅里叶距的快速计算。最后将该快速算法应用到图像水印算法中,实现了一种抗几何攻击的彩色图像水印算法。
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