1、近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，隨之而來的是數(shù)字圖像、視頻信息被人們廣泛地在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。與此同時(shí)，多媒體通信中圖像、視頻信息的安全問題也日漸成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。密碼學(xué)作為解決信息安全的重要技術(shù)之一，在多媒體數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用中正面臨著新的挑戰(zhàn)。首先，多媒體信息與普通的文本數(shù)據(jù)不同，數(shù)據(jù)量非常龐大，而且冗余度也非常高。如果用傳統(tǒng)的加密算法對(duì)其進(jìn)行加密，則需要消耗大量的時(shí)間和計(jì)算資源。其次，將多媒體信息直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸

2、對(duì)信道的利用是很不經(jīng)濟(jì)，甚至可以說是現(xiàn)有信道難以容納的。所以有必要把加密和壓縮兩種技術(shù)結(jié)合起來，在保證信息安全性和圖像質(zhì)量的前提下，用盡量少的資源存儲(chǔ)、記錄和傳輸，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、可靠和優(yōu)質(zhì)的要求。圖像信息是在多媒體信息中應(yīng)用最廣泛的，并且其他的多媒體格式都是在圖像信息的基礎(chǔ)上擴(kuò)展開來的，所以本文以數(shù)字圖像的壓縮加密為研究的主要內(nèi)容。另外，近年來算術(shù)編碼良好的壓縮效率得到普遍認(rèn)可，同時(shí)也被應(yīng)用到一些最新的多媒體壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，例如 JPEG20

3、00、H.264等。因此，本文主要研究算術(shù)編碼技術(shù)在數(shù)字圖像壓縮加密中的應(yīng)用和改進(jìn)。
　　本文的主要工作包括以下幾個(gè)部分：
　　①簡(jiǎn)述了算術(shù)編碼理論以及算術(shù)編碼相對(duì)于其他編碼的優(yōu)勢(shì)。從多個(gè)方面對(duì)算術(shù)編碼理論基礎(chǔ)作了詳細(xì)的論述，包括算術(shù)編碼定義，編碼模型，編碼過程以及算術(shù)編碼的特點(diǎn)等，分析了其用于壓縮加密的好處。
　?、卺槍?duì) Grangetto等人提出的RAC算法進(jìn)行了有效的改進(jìn)。首先對(duì)該算法做了簡(jiǎn)要的描述，然后提出了它

4、主要的缺點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)上提出一個(gè)改進(jìn)的算法，對(duì)其進(jìn)行安全性和效率分析，結(jié)果表明算法能夠抵抗現(xiàn)有的各種基于算術(shù)編碼的安全性攻擊和其他密碼學(xué)分析。
　　③提出了一種壓縮性能良好的安全算術(shù)編碼，即基于Markov性質(zhì)的一階安全算術(shù)編碼，將其應(yīng)用于圖像壓縮加密中。通過高階模型的應(yīng)用，以及使用隨機(jī)密鑰來控制概率區(qū)間置換的規(guī)則，使算術(shù)編碼的安全性具有良好的魯棒性，并且具有比 RAC更好的壓縮效率（提高10％左右），能夠使圖像高效安全的在網(wǎng)絡(luò)中