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1、 图像加密技术在远程医疗诊断系统中的应用研究Research of Image Encryption Technologyin Remote Medical Diagnosis System 2011 届 电气工程 系专 业 电子信息工程 学 号 20076130 学生姓名 指导教师 完成日期 2011年 5 月 25 日毕业论文成绩单学生姓名 学号20076130班级方0709-2专业电子信息工程毕业设计题目图像加密技术在远程医疗诊断系统中的应用研究指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题目图像加密技术在
2、远程医疗诊断系统中的应用研究学生姓名宋晓芳学号20076130班级0709-2专业电子信息工程承担指导任务单位电气工程系导师姓名郑伟导师职称副教授一、主要内容了解各种图像加密技术，采用三种方案实现医学图像的加密处理，完成远程医疗诊断系统二、基本要求1、掌握对图像加密的基本算法和原理2、在理论分析和实验验证的基础上，设计和开发适合远程医疗诊断系统的图像加密解密系统；3、提出三种方案并编写程序，验证提出的方法的实用性和可行性。三、主要技术指标（或研究方法） 在分析各种图像加密技术的特点的基础上，掌握对图像进行加密的方法，并提出三种适合远程医学图像传输的加密方法并编写程序验证提出的方法的实用性和可行
3、性四、应收集的资料及参考文献 收集有关图像加密的硕士或博士学位论文和参考文献 有关软件开发工具五、进度计划第1周第2周 调研、收集材料，完成开题报告；第3周-第4周 分析、确定方案 ；第5周-第11周 方案详细设计；第12周-第15周 撰写论文；第16周 完善论文，答辩。教研室主任签字时间 年 月 日毕业论文开题报告题目图像加密技术在远程医疗诊断系统中的应用研究学生姓名宋晓芳学号20076130班级方0709-2专业电子信息工程一、研究背景随着Internet技术与多媒体技术的飞速发展，多媒体通信逐渐成为人们进行信息交流的重要手段，人们可以通过网络交流各种信息，进行网上贸易等。图像信息是多媒体
4、信息中数据量最大，处理最难且研究最新的信息，应用前途十分看好。在远程医疗系统中，需要将医院中患者的病历(其中包括患者的图像)，通过网络进行传输。由于这些图像信息涉及个人隐私，或者某些图像数据的特殊性，即发送双方都不希望网络上所传输的图像数据被未授权者所浏览或处理，而且有的涉及到国家安全，因而图像数据的保护越来越受到社会的普遍重视。通过图像加密技术操作后，原来的数字图像变为类似于信道随机噪声的信息，这些信息对不知道密钥的网络窃听者是不可识别的(除非进行了有效破译)，进而可以有效地保护传输中的图像数据。二、研究现状由于图像处理和网络通信的飞速发展，对在因特网和无线网络中实时安全的图像传输提出了巨大
5、的要求。为了迎接这种挑战，各种各样的加密技术被提出。其中，早期的图像加解密技术主要是基于像素位置变换的加解密技术和基于秘密分割与秘密共享的图像加解密技术，但由于人们对安全性、加密速度以及其它各个方面的要求，基于现代密码体制的图像加解密技术和基于混沌的图像加解密技术被提出。（1）在图像加密中数字图像置乱起着不可忽视的作用，它类似于对数字图像的空间域进行如经典密码学对一维信号的置换，或者修改数字图像的变换域参数，使得修改后的图像成为面目全非的杂乱图像，从而保护了数字图像所要表达的真实内容；（2）20世纪60年代，人们发现了一种特殊的自然现象混沌（chaos）。混沌是一种非线性动力学规律控制的行为，
6、它对初始条件和系统参数的极端敏感性，白噪声的统计特性和不可预测性等优良特性，使得混沌具有天生的密码学特性，所以，基于混沌的图像加密技术在近些年发展很迅速。基于混沌的图像加密技术的基本原理就是把混沌系统的初始值做为密匙，利用系统产生的混沌序列对待加密的图像信息近行加密。因为混沌系统是一种复杂的非线性动力学系统，它的伪随机特性和对初始值极其敏感的依赖性使它在图像加密技术中有着广阔的应用前景。所以，许多基于混沌的图像加密技术还在不断出现，这对图像加密技术的研究产生深远的影响。三、论文进行的主要工作1、研究经典的图像置乱技术2、基于矩阵变换和像素置换的图像加密算法设计3、基于混沌的图像加密技术设计四、
7、采用的方法、手段 本课题共讲述了两种对数字图像加密的技术，分别是改进后的Arnold图像加密技术和基于混沌序列的图像加密技术。第一种技术是在分析了经典Arnold技术后提出的一种改进的图像加密技术。经过仿真，可以看出，这种新方法可以避免原始方法的周期性，抗破译性更强。第二种技术在近些年发展很迅速，主要特点是混沌系统的初始值和参数有较好的敏感性。所以混沌系统具有天生的密码学特性。本文给出了这两种加密技术的相关实现程序及理论分析，仿真证明两种加密技术都可以很好地使用于远程医疗诊断系统。五、进度计划第1周第2周：开题报告撰写和外文科技论文的翻译第3周第7周：学习相关基础理论第8周第12周：编程工具的
8、学习阶段第13周第14周：写论文第15周第16周：上交论文，答辩指导教师签字时 间 2011年 3月10日摘要随着计算机网络的发展，远程医疗技术进入迅猛发展时期。由于涉及个人隐私问题，因此在医学图像进行传输之前必须进行加密处理。本文针对远程医疗诊断系统中图像传输的特点，提出了两种适合在远程医疗诊断系统中应用的图像加密技术。首先在研究经典的Arnold图像加密技术的基础上，提出了一种改进后的Arnold加密算法，通过引入随机序列，增加了密钥对算法的控制，同时将图像进行整体与分块的加密处理，使得图像的置乱效果大大提高，满足了安全性的要求。然后提出了一种基于混沌的图像加密技术，应用Logistic映
9、射系统构造了混沌序列，将得到的混沌序列再与图像序列进行异或运算，从而实现了对图像的加密。结果表明，本文提出的这两种图像加密技术适合在远程医疗诊断系统中应用，具有安全性高，加密解密速度快，算法容易实现等优点。关键词：远程医疗图像加密Arnold算法混沌加密算法AbstractWith the development of computer network, remote medical technology enters into a rapid development period. Due to privacy issues, we need to make medical image en
10、crypted before transmission .Aiming at the characteristics of the image transmission in remote medical diagnostic system , this paper puts forward two kinds of image encryption technologies which are fit for the application of remote medical diagnosis system. First, based on the research of classic
11、Arnold image encryption technology, an improved Arnold encryption algorithm was presented. Through introducing the random sequence, we increases the key to control algorithm, and the encryption processing of overall image with blocks makes the image scrambling effect greatly improved. Therefore the
12、algorithm can meet the safety requirements. Then this paper proposes the other image encryption technology based on chaotic. With the application of Logistic mapping system, we will get a chaotic sequences with exclusive or operation of image sequences and chaotic sequences, the operation can fulfil
13、l the image encryption. The results show that the two kinds of proposed image encryption technology are suitable for the application of long-distance medical diagnosis system, and have advantages of high safety, , fast speed in encrypt and decrypt, easily realizable algorithm.Key words: Remote medic
14、alImage encryptionArnold algorithm Chaotic encryption algorithm目录第1章绪论11.1研究目的和意义11.2数字图像加密技术发展现状11.3课题的研究内容2第2章数字图像加密技术简介32.1数字图像概述32.1.1图像的数字化及数学表示32.1.2数字图像的特点32.2数字图像加密技术的基本原理42.2.1加密传输的理论42.2.2图像加密技术特点42.2.3图像加密方法分类52.3MATLAB工具简介5第3章基于矩阵变换及像素置换的图像加密技术73.1经典的ARNOLD图像置乱技术73.1.1经典ARNOLD变换的定义73.1.2经典ARNOLD变换的算法实现和结果分析83.2基于矩阵变换和像素置换的图像加密算法设计93.2.1算法设计过程93.2.2算法设计流程93.3算法实现及结果分析103.4小结10第4章基于混沌的图像加密技术114.1混沌系统的基本理论114.1.1混沌的定义114.1.2混沌的基本性质124.1.3混沌系统与数字图像124.2基于混沌系统的图像加密算法设计134.2.1加密算法设计134.2
