结合计算全息和频移的JTC系统多图像光学加密方法

为了提高JTC光学图像加密系统的实用性,解决其噪声问题,提高其加密效率和安全性,提出了一种基于计算全息和傅里叶变换频移特性的JTC系统多图像光学加密方法。首先多幅不同尺寸和类型的图像经过随机相位调制和傅里叶变换,然后傅里叶频谱经过频移相位调制后叠加并编码为二元实值计算全息图,最后经过JTC光学图像加密系统完成加密。解密时,加密图像经过4F系统解密获得计算全息图,二元实值计算全息图具有很强的抗噪性,可消除噪声,然后经过傅里叶变换获得多幅解密图像。仿真实验结果表明,该方法可实现多幅不同尺寸和类型图像的并行加密和解密,具有高加密效率,同时多幅图像互为密钥和双重光学密钥使得该方法具有很高的安全性。     

单通道彩色图像加密方案

设计了一种基于三相位编码的单通道彩色图像加密方法。将彩色图像转换到HSI空间,I分量即可作为相位编码的原始待加密图像;H分量可作为第1个相位,采用双图像加密算法对S分量加密后得到的相位,与H分量构成了对I分量加密的2个相位,第3个相位密钥是S分量加密后得到的相位与变换输出的相位之差。由于基于分数傅里叶变换(FrFT)的双随机相位编码技术具有很高的安全性,在增加一重相位编码后,进一步提高了安全性,在不知道密钥的情况下几乎不可能获得原图像信息,由此保证了彩色图像加密的安全性。模拟实验结果验证了该方法的有效性和安全性。给出了光学实现方案,基于该算法设计了多幅彩色图像的加密方案。     

一类光学系统计算全息图像加密技术研究

基于分数傅里叶变换、菲涅尔衍射变换和两块相位密码板,设计了一种新的图像加密计算方法,待加密的明文图像在分数傅里叶变换、菲涅尔衍射和相位密码板的共同作用下,通过入射光照射生成一幅用户不能识别的计算全息图,只有当所有密钥都正确时,才能破解密钥,利用这种方法进行图像加密,使加密图像的密钥由目前的四重增加到五重,从而提高了图像系统的保密性能。     

基于球面波照射的非对称光学图像加密

为了克服基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统不能抵御已知明文攻击的缺陷,采用球面波的自带因子扰乱输入图像空间信息的方法实现图像的加解密,并通过理论分析和实验仿真进行了研究。结果表明,该方法既能抵御已知明文攻击和保持非线性特性,又能获得原系统加解密图像的效果,同时还能减少相位掩膜数量,简化系统设置。这一结果对于改进基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统的安全性是有帮助的。     

基于QR码与级联Fourier变换的图像光学加密算法

为实现对多幅图像完成同步加密,并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力,提出基于快速响应码(QR)与级联分数阶Fourier变换的多图像光学加密算法。借助Logistic映射,获取随机掩码,联合Fresnel波带、Hilbert模型,构建调制掩码;引入复数理论,借助模板图像对第一幅明文实施处理,形成复数图像;采用分数阶Fourier变换,借助调制掩码,对复数图像实施处理,并基于相位-幅度截断机制,得到相位分布与密钥;再结合相位截断方法与分数阶Fourier变换,设计级联快速傅里叶变换(FFT)加密机制,通过调制掩码与相位分布,对剩余的多幅明文实施频域变换处理,输出融合幅度图像,并将其转换为对应的QR码;引入Gyrator变换,通过相应的光电装置,利用激光束对QR码完成干涉处理,得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术,本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力,在裁剪变换下,其复原图像的失真度更小。     

双随机相位不对称分数傅里叶变换计算全息

提出了双随机相位不对称分数傅里叶变换计算全息.首先用一随机相位函数乘以输入图像信息,然后沿x方向实施α级次的一维分数傅里叶变换,再乘以第2个随机相位函数,最后沿y方向实施β级次的一维分数傅里叶变换.采用迂回位相编码法对变换后的结果编码,绘出计算全息图.为了恢复原图像,需要知道变换级次和随机相位函数.利用这种方法进行图像加密,使加密图像的密钥由原来两重增加到四重,从而提高了系统的保密性能.     

基于相位截断的非对称加密系统安全性的分析与改进

根据傅里叶迭代算法原理,对一种基于相位截断傅立叶变换的非对称加密系统的安全性缺陷进行分析,结果表明该系统不能抵抗傅里叶迭代算法的攻击,提出了一种改进的非对称加密系统;对改进系统进行了安全性分析和实验仿真.理论分析和实验仿真结果表明,改进系统克服了原系统不能抵御傅里叶迭代算法攻击的缺陷,而且能保持非线性特性,具有更高的安全性.     

基于光场调控和频移的多图像偏振加密方法

提出一种基于全矢量光场调控和傅里叶变换频移的多图像非对称偏振光学加密新方法。首先，多幅待加密图像经过随机相位调制、傅里叶变换和频移相位调制后相干叠加构成一幅复振幅光学图像；然后将其干涉分解成两块纯相位掩模，并编码加载到基于4F系统的全矢量光场调控系统中；最后全光调控矢量光场经过偏振片后输出振幅型加密图像和密钥，它们被CCD接收，实现多幅图像的并行加密。解密时，在正确密钥条件下，根据调控光场的全矢量分布与加密图像的关系获取多幅解密图像。偏振片旋转的任意角度和干涉分解得到的纯相位图像作为密钥，极大地提高了光学图像加密系统的安全性。此外，多幅图像加密为单幅振幅型加密图像，便于保存和传输，加密系统的加密效率得到极大提高。仿真实验验证了所提多图像加密方案的有效性和可行性，实验结果表明所提方法具有很高的安全性、抗噪性、抗剪切能力和抗选择明文攻击性，具有一定的应用前景。     

基于指纹密钥的光学双图像加密

为了提高图像的加密效率和安全性，提出一种基于指纹密钥的光学双图像加密方法。首先，两幅待加密图像分别经置于输入平面和Gyrator变换域平面的两块指纹随机相位板的调制后，再经1次Gyrator变换，然后将Gyrator变换后的结果合成为一幅复振幅图像。最后，对得到的复振幅图像进行相位截断和振幅截断操作，得到加密图像和两个相位密钥。解密时，指纹、振幅截断得到的相位密钥、混沌系统的初值和控制参数、Gyrator变换参数均可作为解密过程中的密钥。在所提方法中，由于密钥与用户身份关联，加密系统的安全性得以进一步提高。此外，由于无需传输相位板密钥，密钥管理更为便捷。数值模拟结果表明，所提加密方法切实可行，具有较高的安全性和鲁棒性。     

基于变形FrFT和线性同余的光学图像加密算法

基于双随机相位编码光学图像加密系统,利用线性同余发生器（LCG）生成随机相位,结合变形分数傅里叶变换（AFrFT）,提出了一种改进的光学图像加密方法。方法的特点是：LCG函数的4个参数都可作为密钥;相比常规FrFT,变形FrFT的分数阶数目多1倍;算法密钥的数量从2重增加到8重,并且还有2个辅助密钥,大大提高了加密系统...     

基于离散分数随机变换的双彩色图像加密算法

该文基于离散分数随机变换和线性同余理论,提出一种单通道双彩色图像加密算法。输入的两幅RGB图像转换成相应的索引图像格式,其中一幅2维索引图像被编码为振幅部分,另一幅则被编码为空域相位掩模。分数域相位掩模由线性同余发生器 (LCG) 生成,并将彩色映射矩阵嵌入其中。引入光学幅相调制技术,在不增加光学元件的基础上实现了双彩色图像加密。离散分数随机变换的分数阶和线性同余函数的4个参数作为密钥提高了算法的安全性,对应所有密钥计算了输入图像和解密图像的均方误差。针对唯密文攻击,噪声叠加和抗裁剪性能分别进行了数值模拟,验证了该算法的可行性和有效性。     

Image encryption method based on multiple-order fractional discrete Tchebichef transform and generating sequence

Fractional transform based image encryption methods have been widely studied in recent years.However,most of the existing fractional transform based image encryption methods are defined in the complex field.Thus,the encrypted images contain both phase and amplitude information,which is not conducive to transmission and storage.Moreover,some encryption methods that meet the requirements of reality-preserving have problems of relatively single keys,lacking of sensitivity and so on.An image encryption method was proposed based on multiple-order fractional discrete Tchebichef transform and generating sequence.The proposed method used randomly generated row and column vectors and generating sequence generated by Chaotic sequences as keys to encrypt images,which not only satisfied property of reality-preserving transmission but also greatly expanded the key space.The experimental results further demonstrate that the proposed encryption method can resist a variety of attacks,and decrypted images are almost non-distored,which indicate excellent encryption effect,sufficient security and robustness of the method.     

基于矢量分解和相位截取Gyrator变换的图像加密

为了提高光学图像加密系统的安全性,采用了矢量分解和相位截取Gyrator变换进行图像加密。原始图像和随机相位函数叠加后做Gyrator变换,矢量分解将Gyrator变换域信息分解为一个随机相位函数和一个复函数。随机相位函数和复函数分别做不同变换角度的Gyrator变换后截取相位得到一个公钥和加密图像,截取振幅得到两个非对称相位密钥。进行了理论分析和数值验证,同时,设计了解密光学装置。结果表示:两个非对称相位密钥做为私钥,三个Gyrator变换角度做为额外密钥,这对增强系统的安全性是有帮助的。     

基于计算全息的菲涅尔双随机相位加密技术

基于傅里叶计算全息技术,结合菲涅尔双随机相位加密系统,提出了一种数字图像加密方法。该方法以傅里叶计算全息图记录菲涅尔衍射双随机相位加密图像,傅里叶计算全息加密图像隐藏了原图像大小尺度信息,而且再现多个图像,必须针对加密图像共轭方可解密,提高了图像加密的安全性,并且解决了普通方法加密图像难存储的问题,作为原始明文的拥有者,两个随机相位板,应用波长,两次菲涅尔衍射的距离都可作为解密密钥。     

基于菲涅耳变换与全变分分解的鲁棒水印算法

为了兼顾水印算法的透明性与抗几何变换能力,引入光学加密方法,提出了基于相位截断菲涅耳变换与全变分分解的鲁棒水印算法。引入Logistic映射,通过对其迭代来获取混沌序列,以构建一个随机掩码;基于Fresnel变换,联合随机掩码,对水印信息完成光学加密;再利用相位截断机制,得到2个私钥。借助全变分分解方法来处理宿主图像,获取卡通与纹理部分;引入离散小波变换(DWT),分别对加密水印与纹理部分实施分解,输出各自对应的子带信息;并将这些子带信息进行融合,通过可逆DWT方法,获取嵌入水印后的纹理信息;通过组合水印纹理部分与初始的卡通部分,形成水印图像。设计水印检测机制,在水印图像中检索出编码水印,借助2个私钥来复原水印。测试数据显示：所提算法兼顾了理想的水印透明性与鲁棒性,在多种几何变换下,所复原的水印失真较小,对应的相关系数维持在0.9以上。     

High-capacity reversible data hiding in encrypted image based on specific encryption process

This paper proposes a novel reversible data hiding method in encrypted images based on specific encryption process. In the proposed specific encryption algorithm, the stream cipher and prediction error are combined to vacate room for data embedding. After that, a permutation operation is performed on the encrypted image to improve the security. In the embedding process, we can embed a large amount of secret data in the encrypted image by pixel value expansion because most of the pixel values are less than 128 by the specific encryption process. At the receiver end, the encrypted image can be recovered from the marked encrypted image without knowing the secret data. Therefore, even if the recipient only has the encryption key, the original image will be perfectly recovered. If the recipient only has the data-hiding key, the secret data will be extracted. And if the recipient has both keys, the original image and the secret data are both available. The proposed method achieves a higher embedding capacity than that of methods based on vacating room after encryption. It does not require the image owner to perform reversible data hiding techniques on the original image, which is more convenient than methods based on reserving room before encryption. Experimental results demonstrate that the proposed method outperforms other state-of-the-art methods.     

High Definition Image Encryption Algorithm Based on AES Modification

In this article, a high-speed and highly restricted encryption algorithm is proposed to cipher high-definition (HD) images based on the modified advanced encryption standard (AES) algorithm. AES is a well-known block cipher algorithm and has several advantages, such as high-level security and implementation ability. However, AES has some drawbacks, including high computation costs, pattern appearance, and high hardware requirements. The aforementioned problems become more complex when the AES algorithm ciphers an image, especially HD images. Three modifications are proposed in this paper to improve AES algorithm performance through, decreasing the computation costs, decreasing the hardware requirements, and increasing the security level. First, modification was conducted using MixColumn transformation in 5 rounds instead of 10 rounds in the original AES-128 to decrease the encryption time. Security is enhanced by improving the key schedule operation by adding MixColumn transformation to this operation as second modification. In addition, to decrease the hardware requirements, S-box and Inv. S-box in the original AES are replaced by one simple S-box used for encryption and decryption in the proposed method. The proposed AES version conducts one of the ciphering modes to solve the appearance pattern problem. Experimental results indicate that the proposed modifications to the AES algorithm made the algorithm more compatible with HD image encryption.     

基于柱面衍射和彩色空间转换的单通道彩色图像加密

为了解决传统密码系统由于对称特性导致的安全性低的问题,提出了一种新的基于柱面衍射和彩色空间转换的单通道彩色图像加密方法。在加密过程中,首先将彩色图像变换为YCbCr4:2:0格式的单通道图像,然后经过两次柱面衍射和相位截断操作对图像进行加密。在解密过程中,将密钥与密文结合,经过两次柱面逆衍射后重建出彩色原图。由于柱面衍射过程是一个非对称的过程,此算法可以克服基于平面衍射的加密系统的对称特性,将其应用到基于相位截断的加密系统中可以进一步有效提高加密系统的安全性。仿真结果表明,该算法能够有效地对彩色图像进行单通道加密,不仅可以高质量地恢复原始彩色图像,而且加密系统具有较高的安全性。     

基于数字全息和混沌随机相位编码的双图像加密

为了提高图像的加密效率,提出了一种基于三步 相移数字全息和混沌随机相位编码的 双图像加密方法。两幅图像分别作为振幅部分和相位部分被编码为一幅复数图像,该复数图 像被置于物光路中不同位置处的两块混沌随机相位板编码后与参考光进行干涉,从而将两幅 图像的信息隐藏于三幅全息图中。在该方法中,混沌系统的初值和控制参数取代随机相位板 做密钥,使密钥的管理和传输更为便捷。此外,衍射距离和入射波长也可作为解密过程中的 密钥,使该方法的安全性得以进一步提高。计算机模拟结果表明,任何一个密钥错误时,都 不能解密得到原图像的任何有效信息。此外,该方法对噪声攻击和剪切攻击具有较强的鲁棒 性。