信息科技
作者：張海波
摘要 電子檔案中的數字圖像技術所占的比重是非常大的。一些涉密檔案必須要嚴密存儲，那麼加密就是最主要的方式。本文通過對數字圖像特點的分析，說明了對數字圖像加密的方法。
關鍵詞 電子檔案；加密；數字圖像
中圖分類號TP309 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0183-02
隨著電子技術的不斷發展，檔案的信息化建設得到快速的推進。電子檔案的保存量是非常大的。而且由掃描儀或者數碼相機掃描得到的電子數字圖像檔案也在不斷增加。出於保密的需要，在對電子檔案進行存儲之前進行加密是很重要的。對數字圖像檔案的加密和解密技術的研究對檔案信息化有很重要的意義。
1 數字圖像加密技術的背景知識
一幅二維平麵圖像可用一個二元函數I=f（x，y）來表示，（x，y）表示二維空間坐標係中一個坐標點的位置，則f（x，y）代表圖像在這一點的灰度值，與圖像在這一點的亮度相對應。並且圖像的亮度值是有限的，因而函數I=f（x，y）也是有界的。在圖像數字化之後，I=f（x，y）則相應於一個矩陣，矩陣元素所在的行與列就是圖像顯示在計算機屏幕上諸像素點的坐標，元素的數值就是該像素的灰度（通常有256等級，用整數0~255表示）。
2 數字圖像加密技術的特點
1）數字圖像由於數據量比較大，用現有的加密技術需要的時間比較長，而且對計算機的內存量要求比較大；
2）數字圖像所需的頻帶比較寬，要求對頻帶壓縮技術比較高；
3）由於數字圖像裏各個像素的關聯性比較大，因此信息的冗餘度也很大；
4）數字圖像會有一定程度的失真度。
3 數字圖像加密的技術分類
3.1 密碼體製的加密技術
現代密碼技術對一維數字的信號安全保密工作提供了很好的基礎，因為數字圖像最後都要轉化成一維二進製的數據進行傳輸，所以密碼體製的加密技術可以應用在圖像文件的加密上。現代密碼體製大致上可以分為兩大類：第一類是私鑰的密碼體製，例如AES、DES。第二類是公鑰的密碼體製，例如E1GamM、RSA。商業上和軍事上的文本信息主要用私鑰密碼進行加密，因為私鑰密碼比較快。而公鑰密碼由於速度比私鑰密碼要慢近1 000倍，故而被用來加密比較短的信息。但是隨著科學技術的不斷發展，圖像的數據量也越來越大，如何提高加密算法的速度是此種方法的關鍵所在。
3.2 相關圖像的加密技術
由於圖像信息多種多樣，所以圖像加密係統也各不相同。主要分為兩大類：一類是有加密也有數據壓縮；另一類是有加密但是沒有數據壓縮。如果按照加密的對象來劃分也可以分為兩類：一類是對圖像的數據進行加密；另一類是對圖像的數據編碼輔助信息加密。還有一種分類方法是按照加密的手段來劃分，可以分為應用圖像數據的特點再加上現代密碼技術來進行加密；還有是建立一種完全新式的密碼體製來加密。
1）基於像素置換/矩陣變換的圖像加密。這種方式非常簡單，但是安全性也最低。是通過對矩陣中的點進行重新排列的過程。這種變化結果在開始的時候比較混亂，因為像素點會不斷變化，但是後期會出現回複性；
2）偽隨機序列加密。先由序列器產生偽隨機點，再將像素值反白。對於灰度圖像可以進行平麵分解；
3）SCAN加密技術。它可以有效的訪問二維空間的數據，將二維數據變為數據序列，不同掃描字代表不同的圖像。
3.3 基於混沌圖像的加密技術
混沌加密就是把待存儲的信號加上一個混沌信號，可以使加密信號有隨機噪聲性態，從而可以達到保密的目的。使用方通過去除混沌信號，來恢複真正的傳輸信號。混沌加密方法是對稱加密範疇的一種，其安全性主要取決於混沌信號與隨機數之間的近似程度，兩者越接近安全性越高，否則容易攻破。