信息安全入门第一课.ppt
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第一章图像载体的基本知识与伪装技术,一、图像的基本类型二、数字图像的基本文件格式三、图像置乱的方法,图像:就是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的,可以直接或间接作用于人眼而产生视知觉的实体。图像:模拟图像和数字图像量化:将像素点上的灰度值离散为整数。量化的结果反映了图像容纳的所有颜色数据。,图像文件:位图文件和矢量文件位图文件是以点阵描述图形图像的,在有足够的文件量的前提下,能真实细腻的反映图像的层次、色彩,缺点是文件体积较大,适合描述照片。矢量文件是以数学方法描述的一种由几何元素组成的图形图像,特点体积小,并且能任意缩放而不会改变图像质量,适合描述图形。,一、图像的基本类型,1、二值图像2、索引图像3、灰度图像4、RGB图像,1、二值图像,二值图像顾名思义就是图像像素只有0和1,也叫二进制图像,0表示黑,1表示白。每个像素不是黑就是白,其灰度值没有中间过渡的图像。二值图像一般用来描述文字或者图形,其优点是占用空间少,缺点是,当表示人物,风景的图像时,二值图像只能描述其轮廓,不能描述细节。这时候要用更高的灰度级。,2、索引图像,索引图像是一种把像素值直接作为RGB调色板下标的图像。索引模式的图像就像是一块块由彩色的小瓷砖所拼成的,由于它最多只能有256种彩色,所以它所形成的文件相对其它彩色要小得多。索引模式的另一个好处是它所形成的每一个颜色都有其独立的索引标识。当这种图像在网上发布时,只要根据其索引标识将图像重新识别,它的颜色就完全还原了。,3、灰度图像,灰度图像是包含灰度级(亮度)的图像。灰度就是我们常说的亮度。与二值图像不同,灰度图像虽然砸感官上给人感觉仍然是“黑白”的,但实际上它的像素并不是纯黑(0)和纯白(1)。在计算机领域中,灰度数字图像是每个像素只有一个采样颜色的图像。这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度,尽管理论上这个采样可以任何颜色的不同深浅,甚至可以是不同亮度上的不同颜色。,4、RGB图像(1),RGB色彩模式使用RGB模型为图像中每一个像素的RGB分量分配一个0255范围内的强度值。RGB图像只使用三种颜色,就可以使它们按照不同的比例混合,在屏幕上16777216种颜色。,4、RGB图像(2),在RGB模式下,每种RGB成分都可使用从0(黑色)到255(白色)的值。例如,亮红色使用R值255、G值0和B值0。当所有三种成分值相等时,产生灰色阴影。当所有成分的值均为255时,结果是纯白色;当该值为0时,结果是纯黑色。,二、数字图像的基本文件格式,1、BMP文件格式2、GIF文件格式3、TIFF文件格式4、JPEG文件格式5、PNG文件格式,BMP是英文Bitmap(位图)的简写,它是Windows操作系统中的标准图像文件格式,能够被多种Windows应用程序所支持,Windows系统内部各图像绘制操作都是以BMP为基础的。特点:1、每个文件只能存放一幅非压缩图像2、只能存储四种图像数据:单色、16色、256色、真彩色3、文件结构可分为三部分:表头、调色板和图像数据这种格式包含的图像信息较丰富,几乎不进行压缩,但由此导致了它与生俱生来的缺点-占用磁盘空间过大。,1、BMP文件格式,2、GIF文件格式(1),GIF(GraphicsInterchangeFormat)的原义是“图像互换格式”,是CompuServe公司问了方便网络用户传送图像数据而制定的一种文件格式。GIF文件的数据,是一种基于LZW算法的连续色调的无损压缩格式。其压缩率一般在50左右。,目前几乎所有相关软件都支持它,公共领域有大量的软件在使用GIF图像文件。GIF图像文件的数据是经过压缩的,而且是采用了可变长度等压缩算法。GIF格式的另一个特点是其在一个GIF文件中可以存多幅彩色图像,如果把存于一个文件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上,就可构成一种最简单的动画,“体型”很小。,GIF文件格式(2),3、TIFF文件格式,签图像文件格式(TaggedImageFileFormat,简写为TIFF)是一种主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像的文件格式。此图像格式复杂,存储内容多,占用存储空间大,其大小是GIF图像的3倍,是相应的JPEG图像的10倍,最早流行于Macintosh,现在Windows主流的图像应用程序都支持此格式。,4、JPEG文件格式,JPEG是JointPhotographicExpertsGroup(联合图像专家组)的缩写,文件后辍名为jpg或jpeg,这个名称代表JointPhotographicExpertsGroup(联合图像专家小组)。是一种支持8位和24位色彩的压缩位图格式,适合在网络(Internet)上传输,是非常流行的图形文件格式。,JPEG2000作为JPEG的升级版,其压缩率比JPEG高约30左右,同时支持有损和无损压缩。JPEG2000格式有一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输,即先传输图像的轮廓,然后逐步传输数据,不断提高图像质量,让图像由朦胧到清晰显示。JPEG2000还支持所谓的感兴趣区域特性,可以任意指定影像上感兴趣区域的压缩质量,还可以选择指定的部分先解压缩。,5、PNG文件格式,PNG,图像文件存储格式,其目的是试图替代GIF和TIFF文件格式,同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。流式网络图形格式(PortableNetworkGraphicFormat,PNG),是一种位图文件(bitmapfile)存储格式,PNG用来存储灰度图像时,灰度图像的深度可多到16位,存储彩色图像时,彩色图像的深度可多到48位。PNG使用从LZ77派生的无损数据压缩算法。一般应用于JAVA或网页中是因为它压缩比高,生成文件容量小。,三、图像置乱,所谓“置乱”,就是将图像的信息次序打乱,将a像素移动到b像素的位置上,b像素移动到c像素的位置上使其变换成杂乱无章难以辨认的图像。实际上就是图像的加密。,幻方,在一个由若干个排列整齐的数组成的正方形中,图中任意一横行、一纵行及对角线的几个数之和都相等,具有这种性质的图表,称为“幻方”,我国古代称为“河图”、“洛书”,又叫“纵横图”。幻方又分为奇数阶幻方和偶数阶幻方。奇数阶幻方是指横行、竖列都是单数(即3、5、7、9)的方阵图。偶数阶幻方是指横行、竖列都是双数(即4、6、8、10)的方阵图。,n阶幻方是由前n2(n的2次方)个自然数组成的一个n阶方阵,其各行、各列及两条对角线所含的n个数的和相等。例子:(三阶幻方,幻和为15,),人们经过研究,得出计算任意阶数幻方的各行、各列、各条对角线上所有数的和的公式为:S=n(n2+1)/2其中n为幻方的阶数,所求的S叫幻和.,幻方的种类,现在的幻方种类很多,如一般幻方,对称幻方,同心幻方,完美幻方平面幻方(二维),幻立方(三维),多维幻方,平方幻方,立方幻方,高次幻方,高次多维幻方.魔鬼幻方,马步幻方,多重幻方,六角幻方,双料幻方,幻环,幻圆等等特殊的幻方有反幻方,完美反幻方。,最简单的幻方就是平面幻方,还有立体幻方、高次幻方等。对于立体幻方、高次幻方目前世界上很多数学家仍在研究,现在只讨论平面幻方。,一、对称交换法求幻和(1216)434将116按自然顺序排成四行四列;因为每条对角线上四个数之和恰为幻和,保持不动.将一四行交换、二三行交换,但是对角线上八个数不动。将一四列交换、二三列交换,但是对角线上八个数不动。,4阶幻方的求法,二、田格图阵法(1)将116平均分为4组,每组4个数的和均为幻和34.(多种分法)如:112714=211813=310516=49615=34.(2)分别填入4个田字格,两行之和分别为13与21.(3)将4个田格合并,再适当转动各田格,得到满足要求的幻方.,三、方程法四阶幻方,可以有设置5个未知数到里面,只要代进其中的数,可以推出其它的数。四、程序法计算机的运算速度非常快,所以采用程序计算可以很快得到,至于什么样的程序,可以根据很多不同的算法得到每一种方法。举个例子,用程序法解三阶幻方,可以用“楼梯法”的精髓思想,也可以用“杨辉法”的精髓思想。,在第一行居中的方格内放1,依次向左上方填入2、3、4,如果左上方已有数字,则向下移一格继续填写。如下图用Merziral法生成的5阶幻方,5阶幻方的求法,六角幻方,一层六角幻方(把1到7这7个数填入如图所示的圆圈内,使得任一条直线上的数字之和都等于同一个数)根本不存在,因而在由19个数组成的两层六角幻方上.,4n幻方的求法,N为4的倍数时采用对称元素交换法。首先把数1到nn按从上至下,从左到右顺序填入矩阵,然后将方阵的所有44子方阵中的两对角线上位置的数关于方阵中心作对称交换,即a(i,j)与a(n-1-i,n-1-j)交换,所有其它位置上的数不变。(或者将对角线不变,其它位置对称交换也可),编制幻方的程序,目前利用计算机编程序,可求解出任意阶方.(但数字位数受电脑限制,实际上只能是有限范围内的任意阶)对于某些平方幻方,高次幻方,利用计算机辅助计算,可快速求得一次幻方,一次幻立方,一次多维幻方,甚至可用简单公式全部求得.在幻方公式求解方法,我国处于世界领先水平.我国李文的高维高次幻方公式,是幻方理论中的精品.吴硕辛的高次幻方理论,也可用公式求解.,反幻方,反幻方的定义:在一个由若干个排列整齐的数组成的正方形中,图中任意一横行、一纵行及对角线的几个数之和不相等,具有这种性质的图表,称为“反幻方”。反幻方与正幻方最大的不同点是幻和不同,正幻方所有幻和都相同,而反幻方所有幻和都不同。所谓幻和就是幻方的任意行、列及对角线几个数之和。如下图3阶反幻方的比较。,图中边框外围的数字之和就是幻和。红色为偶数,黑色为奇数,可以说反幻方是一种特殊的幻方。反幻方的幻和可以全部不同,也可以部分相同。如下图多种3阶反幻方。,- 配套讲稿:
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