图像加密评价指标

图像加密评价指标

秘钥的敏感性

秘钥的敏感性是指相同的加密算法的秘钥微小变化,得到的结果与正确加密结果相差很大。具有好的敏感性的秘钥,只要秘钥有微小差异,就无法得到正确的加密图。

秘钥的空间大小

秘钥的空间大小是指全体秘钥参数集合的空间大小。秘钥空间越大,密码攻击的难度也越大,安全性就越高,尤其是对蛮力攻击,穷举工具具有很强的保护性。

直方图

直方图是图像处理中一重要的统计特征,用来描述图像中像素的灰度级分布的图。灰度图的直方图是一个离散的函数,他表示图像中每个灰度级与该灰度级出现次数的对应函数。

相邻像素的相关性

相邻像素的相关性反应的是图像相邻像素的相关程度。一副待加密的图像相邻像素间的灰度值具有很强的相关性。相邻像素的相关性主要体现在水平、垂直和对角三个方向上的相邻像素间的相关系数,其计算形式为

E(x)=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i) \\ D(x)=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i-E(x))^2 \\ cov(x,y)=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n(x_i-E(x))(y_i-E(y)) \\ r_{xy}=\frac{cov(x,y)}{\sqrt{D(x)}\cdot\sqrt{D(y)}}

信息熵

信息熵反映的是一个信息的不确定性,将其应用到图像加密算法中,主要是衡量图像中包含的信息即图像中灰度值的分布情况

H(G)=-\sum_{i=1}^lp(x_i)log_2p(x_i)

算法的复杂度

算法的复杂度主要是指算法的时间复杂性和空间复杂性,它是衡量一个算法性能优劣的重要指标。加密算法的空间复杂性主要是指算法再加密过程中消耗的空间资源,消耗的空间越少,空间的复杂性越好。一个好的加密算法的时间复杂性和空间复杂性都应该达到最优。

加密质量

图像加密的质量可由下式决定:

EQ=\sum_{L=0}^{255}(H_L(E)-H_L(I))^2/255

其中EI分别是密文和明文图像。

H_L(E)H_L(I)定义为灰度级L在密文图像和明文图像中出现的次数。

EQ表示每个灰度级l的平均变化次数,EQ值越大,加密安全性越好。

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