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圖像加密技術及其應用研究

周怡聰

澳門大學

5G已經來臨!在澳門、中國以及世界各地,每天都有大量的圖像和視頻上傳到互聯網上並通過公共網路傳輸。這些圖像和視頻可能包含有私密的、敏感的、甚至機密的信息。保護這些圖像和視頻內容安全對於私人、組織和政府都是一項非常緊急和至關重要的問題。圖像加密技術通過將圖像和視頻變成一種不能辨認的格式,從而達到保護圖像和視頻內容。現有的圖像加密方法可能存在安全問題或者計算複雜度高等缺陷。本項目開發新穎的混沌映射和系統及其相應的加密算法,提出新的圖像加密概念及其執行方案,然後將這些加密技術和概念應用到可逆數據隱藏和安全圖像分享等安全領域中。本項目的研究成果對澳門和中國的研究已經產生非常積極的影響。


圖1 混沌映射的分形圖。混沌區域標記成為藍色。第一列是現有的Logistic和Tent映射。利用它們作為種子映射,不同混沌系統能夠產生不同的新混沌映射,他們的分形圖分別顯示在第2至4列。可以看出,比其種子映射而言,這些新混沌映射具有更大的混沌區域和更好的混沌表現。有利於提高它們相應的圖像加密算法的加密性能和安全性。

圖2 不同類型圖像的加密結果。不同類型的原始圖像及其加密結果分別顯示在第一行和第三行,包括灰度圖像,彩色圖像,生物特徵圖像,以及二值圖像。這些圖像和它們的加密結果所對應的直方圖顯示在第二和第四行。