主流的图像置乱方法
- 游戏信息
- 发布时间:2025-07-04 14:29:33
一.背景/意义
背景：
图像置乱是信息隐藏技术的一种，图像置乱后图像无法辨认，可以达到对图像信息的隐藏和保护作用，图像置乱的主要目的是将给定的图像经过处理后变成杂乱无章的不可见图像，其中按照图像置乱的特点可以将图像置乱划分为空域置乱，频域置乱和空频域混合置乱，由于其数学原理相近，并没有本质区别，因此在对图像置乱进行分析时，可以只考虑空域上的图像置乱
目前基于骑士巡游变换的置乱算法是目前比较流行的研究方向，在安全性上的性能优于其他算法。
意义：
图像置乱对信息起到了隐藏和保护作用，既可以对信息进行加密传送，也可以作为图像处理的预处理。任何的二进制比特，都可以采用相应的矩阵变换来进行处理，除了对信息的不可感知性和抗攻击功能外，图像置乱预处理的
目前图像置乱的主流应用场景是图像的预处理
二.骑士巡游
在所有的置乱算法中，骑士巡游问题要求骑士在棋盘上使用马步遍历棋盘的格子且每个格子只路过一次，在对图像进行骑士巡游置乱时Niklaus Wirth在1976年的著作中使用了“回溯算法”，其时间复杂度是n的四次方，虽然骑士巡游算法复杂度较高，但是其安全性高，可以应用在保密性要求高的图像隐藏和保护算法中，在对水印图像进行预处理的过程中，水印的保密性要求仅仅要求水印处理后的不可见性。
三.对称加密
四.混沌加密
五.Hilbert置乱
Hilbert置乱是在1890年由意大利数学家皮亚诺和赫尔伯特提出的填满正方形单位的FASS曲线，其中一共存在八种置乱路径，当图像水印大小较为大时，例如16*16时，应用Hilbert置乱的置乱周期较大，置乱效果较好。Hilbert置乱具有较大的置乱周期，增强了图像的安全性，但是由于其在某些置乱次数时重合度较高，且Hilbert算法本身实现较为复杂，在本次算法仿真时不予采用。
六.分块分层
七.仿射变换理论（Arnold置换）
几何仿射变换在图像预处理和图像隐藏应用较为广泛，其变换的基本形式为：
几何仿射变换要求变换是离散点域到其自身的单映射，变换是离散点域到其自身的满映射
诸如Arnold变换的几何仿射变换在图像置乱中具有周期性，设最小周期为T，图像经过周期T处理后回到原图
常见的和几何仿射相似的变换还有排列变换和斐波那契变换等变换，其中排列变换依旧具有周期性，其安全性不高
从对水印进行预处理的角度看，对水印的预处理的时间复杂度不应该太高，保密性也不应当太低。Arnold置换是一个周期固定的变换，进行适当的改进依旧可以让传统的Arnold置换具有较高的保密性和安全性，例如生成随机二进制密钥控制Arnold置乱的参数，可以让图像在进行置换时按照行列进行不同的置换
Arnold置换在进行迭代置乱时，具有较强的纹理特征，这也是Arnold置换的缺点，通过明显的纹理特征可以看出Arnold置换的痕迹
Arnold置换的优点：其置换原理简单，时间复杂度较低，根据柏森【基于信息隐藏的隐蔽通信技术研究】中的结论，几何变换的置乱程度优于斐波那契变换的置乱程度。
八.生命游戏
多重随机标签
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