基于广义骑士巡游的图像和视频压缩与加密同步技术研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61272043
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0206.信息安全
- 结题年份:2016
- 批准年份:2012
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2013-01-01 至2016-12-31
- 项目参与者:朱桂斌; 李秋华; 曹玉强; 黄健; 刘博文; 阳溢; 江铁; 郭雨; 唐鉴波;
- 关键词:
项目摘要
。.Nowadays the security of images and videos has become increasingly important in many fields, such as confidential transmission, video surveillance, military and medical applications and so on. This requires that the communication systems have a good security level (encryption) and an acceptable transmission rate (compression rate). Compression and encryption technologies are important to the efficient solving of network bandwidth and security issues. So it is the major motivation for us to focus our research on this direction. In order to use optical correlation, encryption and compression techniques cannot be deployed independently or in a cascade manner. Otherwise, our system will suffer from two major problems. Firstly,in fact, we cannot simply use these techniques in a cascade manner without considering the impact of one technique on another. Secondly, a standard compression can affect the correlation decision, because the correlation is sensitive to the loss of information. To solve both problems, we are exploring a new technique to compress & encrypt images and videos simultaneously by using generalized knight's tour (GKT). .Knight's tour Problem (KTP) is to find a sequence or knight's tour matrix (KTM) of legal moves such that a knight visits each square of an 8×8 chessboard once and only once. This problem may be translated into the problem that determines whether the graph (horse-pace graph) has a Hamiltonian circuit or Hamiltonian path. .In our previous work we had studied and implemented image and video encryption by using KTM. In this General Program, the KTP is generalized to an m×n chessboard in a 2-dimensional space or an m×n×l chessboard in a 3-dimensional space to get a generalized knight's tour problem (GKTP), and to explore the existence of Hamiltonian circuit or Hamiltonian path of GKT. On this basis, we using divide-and-conquer, graph isomorph, algebra, number theory, ant colony optimization algorithm (ACO), neural network, genetic algorithm, parallel computing and other methods to solve the correlation problems with the GKTP, such as some sufficient conditions for a 3D chessboard not to admit a closed or open GKT with given move patterns, the quickly solution algorithm for GKTP, the number of Hamiltonian circuits or Hamiltonian paths of the GKTP, etc. We shall study the application of the Hamiltonian circuits or Hamiltonian paths of GKT in generating M sequence (de Bruijn) and study simultaneous compression & encryption method for images and videos. Moreover, we shall explore the relation of the "KTP parameters" (i.e. the begin point-end point, the step length, the touring direction, the searching- backtracking strategy of a knight's tour) with the existence and the number of Hamiltonian circuits or Hamiltonian paths, so as to establish the base for designing the cryptosystem of simultaneously compress & encrypt for images and videos, to provide a new efficient and safe transmition schemes for image and video.
图像和视频高效、安全传输越来越需要,这激发我们从事图像和视频压缩加密同步技术的研究。加密造成相关性破坏,影响压缩性能;压缩后用传统方法加密又不大适合数据量大的图像和视频。本项目探索利用广义骑士巡游来解决这一矛盾的方法。.本项目将骑士巡游问题推广到2维和3维空间,率先研究并证实了广义骑士巡游Hamilton路(圈)可应用于图像和视频加密。在此基础上,用分治、同构、代数、数论、蚁群优化等方法,探索3维空间广义骑士巡游Hamilton路(圈)存在的条件、快速求解算法及Hamilton路(圈)数量等;研究Hamilton路(圈)在M序列生成、图像和视频压缩与加密同步进行算法中的应用;揭示巡游起止点、巡游步长、搜索策略等"巡游参数"与Hamilton路(圈)的存在性、数量等的关系,为图像和视频压缩与加密同步的密码体制设计及安全性评估等问题奠定基础,为图像和视频高效、安全传输提供新的解决方案。
结项摘要
在一些应用场合,图像和视频需要高效、安全传输,传统的压缩、加密分离方法不太适应新的应用需求,这需要研究新的图像和视频压缩加密同步技术。.本项目主要进行了4方面研究:广义骑士巡游Hamilton路和圈的快速求解生成方法、基于Hamilton圈的M序列生成方法、图像和视频压缩加密同步算法及相关应用研究。.第一,将SemiHam算法推广到了三维空间的广义骑士巡游问题求解,能用计算机快速求出部分广义骑士(1,k1,k2)在3维空间的巡游随机Hamilton圈;证明得到了广义棋盘存在或不存在Hamilton圈的5个定理。.第二,研究并设计了基于骑士巡游Hamilton圈的2类伪随机序列生成方法,得到的序列通过了NIST SP800-22的随机性测试。.第三,提出了6类图像和视频加密压缩算法,主要有:(1)基于广义骑士巡游的RGB图像加密压缩算法,该算法在满足一定安全性的前提下,压缩效率得到了很大的提高;(2)基于离散超混沌系统和改进zigzag扫描编码的加密压缩同步算法,实现了对明文图像的快速加密,同时得到了较高的压缩性能和安全性能;(3)基于CABAC的视觉质量可控的快速感知加密算法,该算法对码率无影响,编码时间仅增加 7‰左右,视频质量由参数调控以满足感知加密的应用需求。(4)基于图像分块DCT系数置乱加密算法,该算法能抵抗已知明图像和Non-zero-counting攻击;(5)基于格式变换的图像压缩加密算法,该算法实现了压缩加密同步且加密速度快、加密图像所占存储空间几乎不变;(6)基于混沌和小波变换的图像加密压缩算法,实现了加密和压缩同时进行,具有良好的加密和压缩性能;.第四,研究了加密图像和视频在图像检索、隐私保护、篡改认证等方面的应用,提出了3种比较有实用价值的方法。.在基金资助下,已发表SCI论文8篇,国内核心期刊论文11篇,国际会议论文9篇,已获授权国家发明专利3项。联合培养博士研究生2名,已培养毕业硕士研究生9名。.通过研究,发展了广义骑士巡游问题的相关理论和求解方法、完善了图像和视频加密压缩的理论和方法,并为实际应用提供了关键技术支撑。
项目成果
期刊论文数量(27)
专著数量(1)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
基于复用技术和数论的图像加密压缩同步算法
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:电视技术
- 影响因子:--
- 作者:郭雨;柏森;阳溢
- 通讯作者:阳溢
基于声纹识别和语音识别的网络账号身份认证系统
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:信息网络安全
- 影响因子:--
- 作者:李秋华;唐鉴波;柏森;朱桂斌
- 通讯作者:朱桂斌
Spatial steganalysis using redistributed residuals and diverse ensemble classifier
使用重新分布残差和多样化集成分类器的空间隐写分析
- DOI:10.1007/s11042-015-2742-y
- 发表时间:2016-11
- 期刊:Multimedia Tools and Application
- 影响因子:--
- 作者:Jiang Yu;Xinpeng Zhang;Fengyong Li
- 通讯作者:Fengyong Li
基于DCT量化系数重组的JPEG图像加密算法
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:微电子学与计算机
- 影响因子:--
- 作者:王方超;李斌;周佳虹
- 通讯作者:周佳虹
一种改进的自适应重采样粒子滤波算法
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:光电工程
- 影响因子:--
- 作者:骆荣剑;李 颖;钱广华;魏 祥
- 通讯作者:魏 祥
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其他文献
加速器运行误差对宫颈癌容积旋转调强放疗的剂量学影响
- DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2018.11.005
- 发表时间:2018
- 期刊:中华放射医学与防护杂志
- 影响因子:--
- 作者:李光俊;李衍龙;袁青青;王大奖;王强;肖江洪;柏森
- 通讯作者:柏森
电子射野影像装置位置误差对容积旋转调强放疗三维剂量验证的影响
- DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2017.04.004
- 发表时间:2017
- 期刊:中华放射医学与防护杂志
- 影响因子:--
- 作者:王大奖;昌胜;沈九零;李丽琴;李光俊;柏森
- 通讯作者:柏森
热塑头肩模与头颈肩真空垫在肺癌脑转移大分割立体定向放疗中固定效果分析
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:中华放射肿瘤学杂志
- 影响因子:--
- 作者:李安;刘佳;赖佳路;王强;徐庆丰;钟仁明;何垠波;柏森;周麟
- 通讯作者:周麟
ArcCHECK半导体探头特性及在容积调强弧形治疗剂量验证应用研究
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:中华放射肿瘤学杂志
- 影响因子:--
- 作者:李成强;李光俊;冀传仙;肖江洪;郭昌;全红;柏森
- 通讯作者:柏森
辐射显色胶片剂量仪在放射治疗中的应用进展
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:中国医学物理学杂志
- 影响因子:--
- 作者:张月美;李光俊;白龙;柏森
- 通讯作者:柏森
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