基于壓縮編碼的JPEG2000數(shù)字圖像加密算法研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起與應(yīng)用,越來(lái)越多的多媒體數(shù)據(jù)在無(wú)線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸。由于傳感器節(jié)點(diǎn)通常部署在公共環(huán)境中,容易受到竊聽(tīng)與篡改,其安全性受到嚴(yán)重威脅。WMSN具有能量敏感性,要求實(shí)時(shí)傳輸并且要滿足Qos要求,傳統(tǒng)的加密算法無(wú)法適用于該網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用與服務(wù)。為了提高處理效率,需要把加密與壓縮結(jié)合起來(lái)。JPEG2000是當(dāng)前性能突出的壓縮標(biāo)準(zhǔn),在低比特率傳輸條件下仍然具有較高的壓縮率,因此,該壓縮算法在WMSN中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、　　基于壓縮編碼的加密方式將加密嵌入壓縮過(guò)程,不僅能減少計(jì)算負(fù)載,還能夠保持良好的壓縮性能。選擇加密,是針多媒體信息特點(diǎn)的一種“量身定做”的加密方案。它的基本思想是:通過(guò)選擇性地加密一些被定義為“重要”的數(shù)據(jù)來(lái)減少加密數(shù)據(jù)量。由于只有部分?jǐn)?shù)據(jù)被加密,相應(yīng)的時(shí)間開(kāi)銷將顯著減少。因此,本文的工作重點(diǎn)是:結(jié)合 JPEG2000的編碼過(guò)程設(shè)計(jì)加密算法,盡可能地在提高加密效率的同時(shí)保持格式兼容性并適應(yīng)WMSN中的實(shí)時(shí)傳輸。
　　首先,本文介

3、紹了密碼學(xué)、數(shù)字圖像加密的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)理論并深入研究JPEG2000壓縮算法。通過(guò)分析比較現(xiàn)有的各種加密算法的優(yōu)缺點(diǎn)得出了本文的工作重點(diǎn):設(shè)計(jì)與JPEG2000編碼過(guò)程相結(jié)合的圖像加密算法。
　　其次,在介紹算術(shù)編碼的基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析了基于區(qū)間交換加密算法的安全性,然后提出了一種針對(duì)這種加密的攻擊方法。安全性分析表明:基于區(qū)間交換的算術(shù)編碼存在安全性問(wèn)題,在結(jié)合JPEG2000的MQ編碼器設(shè)計(jì)加密算法時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮從加密編碼參數(shù)或者改

4、變區(qū)間計(jì)算的角度設(shè)計(jì)加密方案。
　　最后,本文在安全性分析的基礎(chǔ)上結(jié)合 MQ編碼過(guò)程提出了一種選擇加密方案SMQ:通過(guò)安全地改變MQ編碼器的概率估計(jì)表將加密操作嵌入到JEPG2000的編碼過(guò)程中。與其他的選擇加密方案不同,該算法所加密的數(shù)據(jù)是固定的,不論圖像有多大,僅僅只有概率估計(jì)表中的47個(gè)Qe值被加密。因此,該算法特別適用于加密WMSN中的JEPG2000圖像,尤其是在處理大數(shù)據(jù)圖像時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法