admin 在Internet或无线网络中，高效安全的图像传输需要面对的问题包括网络带宽、纠错恢复与传输图像数据的机密性等方面。虽然网络技术的发展缓解了带宽要求,但人们对于带宽的需求是无止境的，于是必然需要对传输的图像/视频数据进行压缩，在图像质量稍有降低的情况下，以较低的比特率传输图像。同时，为有效保护所传输的图像/视频数据，需要对传输的图像/视频文件加密。针对这一情况，我们设计出了EZW与AES相结合的图像加密机制，能够实现图像的有效压缩和安全传输。
一、压缩加密联合机制
二维离散小波变换DWT、嵌入式小波零树编码EZW、高级加密标准AES组成联合机制的3个基本部分，如图所示。
其中，使用DWT的目的将待传输的图像到变换域；EZW对变换域系数编解码；AES对编码压缩后的结果加密；最后将加密的压缩数据通过网络传输。
1、编码
图像压缩加密联合机制的第一步，是利用二维离散小波变换，对待传输的图像进行多尺度二维分解。在所得到的不同尺度的系数矩阵中，由于低频系数的重要性高于高频部分，可以用位平面编码的形式，对系数进行分级量化，得到图像的嵌入式表达方式，即进行嵌入式小波零树编码。小波系数与一个阈值T比较，确定该系数的重要性。
在同一位平面按照从低到高的频率顺序扫描小波系数矩阵，寻找所有重要系数的符号与位置，并用2bit的标记来表示：+或-表示重要系数的符号；‘0’表示该系数不重要；零树根(zeroroot,ZTR)表示该系数，以及同一位平面上所有与该系数尺度相关的系数都是不重要的。由于利用了小波变换系数矩阵不同尺度之间系数的相关关系，ZTR极大增强了编码效率。在给定的位平面计算出重要系数映射标记以后，需要为所有重要系数添加分辨率增强符号。然后，将产生的所有编码符号进行自适应算术编码。第一次扫描处理结束后，再进行第二次扫描，执行相同的处理，不断重复，直到满足设定的条件为止。
图像压缩加密联合机制的第二步，是用事先确定的密钥，采用AES加密算法，对压缩编码结果(码流)加密。然后，通过网络发送打包后的编码头信息与加密结果。在图像加密压缩流的传输过程中，即便窃听者非法获取编码头信息和相应的数据流，由于加密数据流的存在，他也不可能从中获得关于图像的任何信息，从而达到保护图像内容的目的。
2、解码
解码是编码的逆过程。接收端打开相应的数据包，获得编码头信息与加密数据流。用正确的密钥和AES加密算法对加密数据流解密，得到原始压缩编码数据流。根据编码头信息，对压缩编码数据流执行EZW的解码过程，小波系数被放置到系数矩阵的合适位置。对小波系数矩阵逆变换，重构出所传输的图像。
二、结合EZW与AES的图像加密机制的优点
（1）从安全的角度看，攻击者往往利用明文中的冗余信息。图像压缩算法充分去除原始图像中的相关性。因此，在加密之前压缩图像，极大减少了攻击者利用数据冗余进行明文攻击的可能。在我们的联合加密机制中，离散小波变换具有良好的去相关性，之后对系波系数矩阵采用EZW，使得明文攻击的可能性降低。
（2）对EZW编码结果采用AES加密处理，充分利用AES的优势，不仅2幅不同图像的加密码流恢复图像完全不同，即便是2幅相同图像，在不同的比特率或者采用不同的密钥时，从加密码流恢复的图像也完全不一样，因此具有良好的抗攻击能力。
（3）该机制具有灵活性。依据不同应用，使用者可以选择不同的小波。也可以为压缩的数据流选择不同的加密算法，所得到的加密压缩流的安全性与所采用加密算法的安全性相等。
针对网络中图像安全传输的需求，本文首次将EZW和AES相结合，提出具有实用价值的图像压缩加密联合机制。并通过对机制性能的检验，表明在具有较高压缩比的同时，增加了码流在传输过程中的安全性。
小知识之AES加密算法
AES加密算法又称高级加密标准，Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。
