Arnold置乱

一、Arnold置乱概述

  Arnold变换是俄国数学家弗拉基米尔·阿诺德(Vladimir Igorevich Arnold)提出,Arnold将其应用在遍历理论研究中。由于Arnold本人最初对一张猫的图片进行了此种变换,因此它又被称为猫脸变换(cat映射)。Cat映射可以把图像中各像素点的位置进行置换,使其达到加密的目的,多应用在多媒体混沌加密中。

  Arnold置乱是一种数字图像处理技术,通过改变图像像素的排列顺序来产生视觉上的扭曲和变形效果。该技术主要应用于图像加密和保护,也可以用于生成艺术效果或增加图像的复杂度。

  Arnold置乱的原理基于置换群的概念。对于一个n×n的图像,可以将其视为一个由n²个像素组成的向量。Arnold置乱通过一系列置换操作来改变这些向量的排列顺序,从而产生不同的视觉效果。

  具体来说,Arnold置乱的操作是将每个像素坐标(x, y)进行置换操作,得到新的坐标(x', y')。置换操作的具体方法如下:

    x' = (ax + y) mod n y' = (bx + (a*b+1)*y) mod n

  其中,a和b是两个置乱参数,n是图像大小。上述公式可以理解为将(x, y)映射到了一个新的坐标(x', y')。通过反复进行这样的置换操作,可以将图像像素的排列顺序进行混乱,从而产生视觉上的扭曲和变形效果。

  值得注意的是,Arnold置乱是一种可逆操作,也就是说可以通过相反的操作将图像恢复为原始状态。具体来说,如果知道了置乱参数a和b以及进行置乱的迭代次数n,就可以对图像进行反向置乱操作,从而得到原始的图像。

  在实际应用中,Arnold置乱常常被用于数字水印、图像加密等领域。通过对图像进行多次Arnold置乱操作,可以使得图像的像素排列变得非常复杂和随机,从而增加了图像的安全性和保密性。同时,Arnold置乱也可以用于生成艺术效果,例如在数字艺术中用于产生视觉上的扭曲和变形效果。

二、步骤

  Arnold置乱的具体步骤如下:

  1. 选择置乱参数a和b:Arnold置乱的第一步是选择两个置乱参数a和b,这两个参数是用来控制像素排列顺序的。一般情况下,选择两个互质的正整数作为置乱参数,例如a=3,b=5。

  2. 将图像转换为矩阵:将要加密的图像转换为一个n×n的矩阵,其中n为矩阵的行数和列数。如果图像大小不是n的整数倍,则可以在图像边缘进行填充或截断操作。

  3. 进行置乱操作:对于图像矩阵中的每个像素坐标(x, y),使用下面的公式进行置乱操作:

    x' = (ax + y) mod n y' = (bx + (a*b+1)*y) mod n

    其中,(x', y')就是置乱后的像素坐标。这个过程就是将图像像素的位置进行混乱和扭曲。

  4. 重复置乱操作:对于置乱后的像素坐标(x', y'),再次使用上述公式进行置乱操作,得到新的像素坐标(x'', y'')。重复进行这样的操作,直到达到预设的置乱次数。

  5. 将置乱后的像素矩阵转换回图像:将置乱后的像素矩阵重新转换为图像,并保存加密后的图像文件。如果需要对图像进行解密,则需要进行相反的置乱操作。

三、代码实现

1.MATLAB实现置乱

 Code_01

 Code_02

2.MATLAB实现逆置乱

 Code_03

  在上面的代码中,我们首先定义了置乱参数a和b,然后加载了一张名为lena.jpg的图像,并将其转换为灰度图像。接下来,我们将灰度图像转换为一个n×n的矩阵,然后使用两重循环对每个像素进行置乱操作。在置乱操作中,我们使用了上面描述的公式进行像素坐标的计算和调换。最后,我们将置乱后的矩阵再次转换为图像,并保存到名为lena_scrambled.jpg的文件中。

四、二维Arnold置乱

二维Arnold置乱是一种将二维图像进行混沌置乱的方法,与一维Arnold置乱类似,它也是通过改变像素坐标的排列顺序来实现图像混沌化的。

二维Arnold置乱的具体步骤如下:

  1. 选择置乱参数a和b:同样,二维Arnold置乱的第一步是选择两个置乱参数a和b,这两个参数是用来控制像素排列顺序的。一般情况下,选择两个互质的正整数作为置乱参数,例如a=3,b=5。

  2. 将图像转换为矩阵:同样地,将要加密的图像转换为一个n×n的矩阵,其中n为矩阵的行数和列数。

  3. 进行置乱操作:对于图像矩阵中的每个像素坐标(x, y),使用下面的公式进行置乱操作:

    x' = (ax + y) mod n y' = (bx + (a*b+1)*y) mod n

    其中,(x', y')就是置乱后的像素坐标。这个过程就是将图像像素的位置进行混乱和扭曲。

  4. 重复置乱操作:对于置乱后的像素坐标(x', y'),再次使用上述公式进行置乱操作,得到新的像素坐标(x'', y'')。重复进行这样的操作,直到达到预设的置乱次数。

  5. 将置乱后的像素矩阵转换回图像:将置乱后的像素矩阵重新转换为图像,并保存加密后的图像文件。如果需要对图像进行解密,则需要进行相反的置乱操作。 

总之,二维Arnold置乱是一种可靠的图像混沌化方法,它可以增强图像的安全性和保密性。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/88612.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

基于Citespace、vosviewer、R语言的文献计量学可视化分析技术及全流程文献可视化SCI论文高效写作方法

文献计量学是指用数学和统计学的方法,定量地分析一切知识载体的交叉科学。它是集数学、统计学、文献学为一体,注重量化的综合性知识体系。特别是,信息可视化技术手段和方法的运用,可直观的展示主题的研究发展历程、研究现状、研究…

HCIP-OpenStack组件之neutron

neutron(ovs、ovn) OVS OVS(Open vSwitch)是虚拟交换机,遵循SDN(Software Defined Network,软件定义网络)架构来管理的。 OVS介绍参考:https://mp.weixin.qq.com/s?__bizMzAwMDQyOTcwOA&mid2247485088&idx1…

基于AWS的3D模型搜索服务实现

3D模型广泛应用于计算机游戏、电影、工程、零售业、广告等许多领域。市场上有很多制作3D模型的工具,但几乎没有工具可以直观地搜索3D模型数据库以找到类似的3D模型 因为开发好的 3D 模型搜索工具非常具有挑战性。 它需要复杂的计算和 AI/ML 框架来创建模型描述符并提…

jmeter HTTP信息头管理器

首先,打开JMeter并创建一个新的测试计划。右键单击测试计划,选择"添加" > “线程组”,然后在线程组上右键单击,选择"添加" > “Sampler” > “HTTP请求”。 在HTTP请求中填写服务器的URL和其他必要…

Java基础之IO流File类创建及删除

1.File类概述及构造方法 2.File类创建功能 文件创建成功! 如果文件不存在,就创建文件,并返回true 如果文件存在,就不创建文件,并返回false 如果文件夹不存在,就创建文件夹,并返回true 如果文件…

【0基础入门Python Web笔记】三、python 之函数以及常用内置函数

三、python 之函数以及常用内置函数 函数函数定义函数调用函数参数返回值 常用内置函数input()函数range()函数其它 更多实战项目可进入下方官网 函数 函数是一种用于封装可重复使用代码块的工具,能够将一系列操作组织成一个逻辑单元。 函数定义 在Python中&…

【C语言】文件操作 -- 详解

一、什么是文件 磁盘上的文件是文件。 1、为什么要使用文件 举个例子,当我们想实现一个 “通讯录” 程序时,在通讯录中新建联系人、删除联系人等一系列操作,此时的数据存储于内存中,程序退出后所有数据都会随之消失。为了让通讯录…

Python爬虫分布式架构问题汇总

在使用Python爬虫分布式架构中可能出现以下的问题,我们针对这些问题,列出相应解决方案: 1、任务重复执行 在分布式环境下,多个爬虫节点同时从消息队列中获取任务,可能导致任务重复执行的问题。 解决方案:…

由JDK bug引发的线上OOM

由JDK bug引发的线上OOM 最近生产环境的一个应用忽然发生了OOM,还好是业务低峰期,没有导致什么严重问题,下面记录下本次排查的过程; 故障临时处理 在某天下午,正在愉快的写代码时,忽然看到业务反馈支付服…

湘潭大学 湘大 XTU OJ 1055 整数分类 题解(非常详细)

链接 整数分类 题目 Description 按照下面方法对整数x进行分类:如果x是一个个位数,则x属于x类;否则将x的各位上的数码累加,得到一个新的x,依次迭代,可以得到x的所属类。比如说24,246&#…

XXX程序 详细说明

用于记录理解PC程序的程序逻辑 1、程序的作用 根据原作者的说明(文件说明.txt),该程序 (PC.py) 的主要作用是提取某一个文件夹中的某个设备 (通过config中的信息看出来是Ag_T_8) 产生的日志文件,然后提取其中某些需要的数据&…

MyCAT命令行监控

9066端口 ,用mysql命令行连接 Mysql –utest –ptest –P9066 show help 可显示所有相关管理命令 显示后端物理库连接信息,包括当前连接数,端口 Show backend Show connection 显示当前前端客户端连接情况,已经网络流量信息、…

学习中ChatGPT的17种用法

ChatGPT本质上是一个聊天工具,旧金山的人工智能企业OpenAI于2022年11月正式推出ChatGPT。那么,ChatGPT与其他人工智能产品相比有什么特殊呢? 它除了可以回答结构性的问题,例如语法修正、翻译和查找答案之外。最关键的是它能够去解…

mysql--数据库的操作

数据库,是数据存储的最大单元。 1 创建数据库 create database mydatabase; 每次创建数据库的时候,都会多一个文件夹,关系型数据库是存储在磁盘当中的,所以这时候可以查看新建的数据库 2 指定字符集 MySQL中的字符集转换过程 制…

工程师是怎样对待开源

工程师如何对待开源 本文是笔者作为一个在知名科技企业内从事开源相关工作超过 20 年的工程师,亲身经历或者亲眼目睹很多工程师对待开源软件的优秀实践,也看到了很多 Bad Cases,所以想把自己的一些心得体会写在这里,供工程师进行…

三维模型OBJ格式轻量化压缩处理的数据质量提升方法分析

三维模型OBJ格式轻量化压缩处理的数据质量提升方法分析 在三维模型的OBJ格式轻量化压缩处理过程中,除了减小文件大小和提高加载速度之外,我们也需要考虑如何提升数据质量。以下是几种常见的方法: 1、优化顶点数据:顶点数据是三维…

学习心得04:CUDA

2018年的时候,看过同事使用CUDA。因为工作忙,所以也没请教。 近来买了本入门的CUDA书,学习了一番。有两个心得: 工作拆分。 CUDA是并行计算,也就是大量重复的可拆分的计算。数组最符合这个要求。简单点就是把数组外面…

战略企业家派:企业家愿景形成的过程

战略企业家派:战略的是企业家愿景形成的过程【安志强趣讲267期】 趣讲大白话:企业家才是关键因素 **************************** 战略企业家派的代表是熊彼特 他认为企业家的职责在创新 只有创新才能赢得更多利润 创新是新产品或新生产方式的各种组合 提…

【动手学深度学习】--20.目标检测和边界框

文章目录 目标检测和边界框1.目标检测2.边界框 目标检测和边界框 学习视频:物体检测和数据集【动手学深度学习v2】 官方笔记:目标检测和边界框 在图像分类任务中,我们假设图像中只有一个主要物体对象,我们只关注如何识别其类别…