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。     

基于菲涅耳域光学图像加密系统的解密研究

为了研究菲涅耳域光学图像加密系统的解密过程,提出了一种根据对称图像加密密文恢复原图像的方法。采用密文全息的逆菲涅耳变换重构出频谱强度,用CCD接收后送入计算机,根据离散菲涅耳变换的相关和复卷积的性质,对其系数进行分类和排列,可以恢复出入射光波,即可恢复原图像。并研究了对称偏差对解密图像质量的影响。结果表明,此方法可以通过离散菲涅耳衍射解密出原对称图像。     

基于菲涅耳域光学图像加密系统的解密研究

为了研究菲涅耳域光学图像加密系统的解密过程,提出了一种根据对称图像加密密文恢复原图像的方法.采用密文全息的逆菲涅耳变换重构出频谱强度,用CCD接收后送入计算机,根据离散菲涅耳变换的相关和复卷积的性质,对其系数进行分类和排列,可以恢复出入射光波,即可恢复原图像.并研究了对称偏差对解密图像质量的影响.结果表明,此方法可以通过离散菲涅耳衍射解密出原对称图像.     

基于小波包变换的分数阶光学加密技术研究

提出一种基于小波包变换(WPT)的分数阶光学图 像加密方法。利用WPT能够对图像多层次分解的特性,结合分数傅里叶变换(FRFT)的灵活性 ,将双随机相位、小波函数的类型及尺度因子和分数阶次作为密钥, 实现了图像的多重密钥加解密。同时,实现了图像小波域上的选择性加密,使加密样式变得 更灵 活多样,还增强了加密图像的抵抗恶意的攻击能力。数值模拟了加密和解密过程,分析了加 密效果和解密图像质量,验证了本文方法的可行性。     

小波变换和菲涅耳变换的多彩色图像加密

为了解决多彩色图像加密后,解密图像质量不佳、数据量大以及传输时速率慢的问题,采用了一种基于小波变换和菲涅耳变换的多彩色图像加密方法,加密过程中,利用小波变换的多级分解特性提取每幅彩色图像的低频分量,将低频分量分别重组为三元组图像（R,G和B）,并且依次将三元组图像（R,G和B）通过菲涅耳域中的衍射加密系统,对这3个三元组图像进一步加密,从而实现了多彩色图像的加密。结果表明,该方法不仅可以高质量地恢复原始彩色图像,而且可以同时对4幅彩色图像进行加密,提高了加密彩色图像的容量;原始图像经过小波变换,其数据量压缩到原来的1/4,有利于数据的传输和存储。该算法能够有效地同时对多幅色彩图像进行压缩和加密,不仅提高了解密图像的质量,并且具有较高的密钥敏感度和较好的鲁棒性。     

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。     

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。     

点源照射的单随机相位菲涅耳域光学图像加密

为了简化系统设置,根据双随机相位编码加密方法中两块相位掩模的作用,提出用点光源照射系统,结合球面波的相位因子,实现了只用一块相位掩模在菲涅耳域进行图像加密。理论分析和计算机仿真实验结果表明,该方法不仅能获得与双随机相位编码加密技术一样的效果和安全性能,而且还能减少相位掩模数量,简化系统设置,增强了该方法的实用性。     

基于螺旋相位变换和广义Fibonacci混沌的光学图像加密

为了解决光学加密技术中混沌序列分布不均匀,抗选择明文攻击能力弱以及菲涅尔域双随机相位编码系统对第1个衍射距离不敏感等问题,该文基于螺旋相位变换和新型广义Fibonacci混沌系统,提出一种光学图像加密算法。在菲涅尔域的双随机相位编码中对明文图像进行相位编码和螺旋相位变换,克服系统对第1块随机模板和衍射距离不敏感的缺陷,提高光学密钥敏感性。添加安全图像与明文进行加权干涉,进一步提高光学密钥敏感性和密钥维度。构造可产生均匀混沌序列的广义Fibonacci混沌系统生成随机模板,解决密钥体积过大分发传递困难问题,克服Logistic混沌分布不均匀的缺点,提高密钥传输效率及密钥敏感性。同时用明文哈希值SHA-256生成混沌初值和螺旋相位变换参数,使得密钥流随明文自适应变化,达到“一次一密”的效果,提高算法抵抗选择明文攻击能力和明文敏感性,雪崩效应更强。实验对比表明该算法明文及密钥敏感性高,密钥空间大,鲁棒性好,能有效抵御各种攻击,是一种高安全性的光学图像加密方法。     

一种新的光信息加密方法

根据光路可逆原理,利用光全息技术实现了一种新的光学信息加密的方法。该方法在原始信息的菲涅尔衍射场中加入随机调制版,信息传输的距离和调制版等参数均可构成加密过程中的“密钥”。计算机仿真和光学实验结果表明,该加密方法能够成功实现光学信息的加密和解密,对“密钥”参数十分敏感,具有极高的保密性能和良好的抗噪性能。     

变形分数傅里叶变换双随机相位加密技术

提出变形分数傅里叶变换双随机相位编码技术。详细阐述了编码与解码的光学原理,由于变形分数傅里叶变换比分数傅里叶变换多两个分数傅里叶变换阶次,所以,变形分数傅里叶变换双随机相位编码技术比分数傅里叶变换双随机相位编码技术增加了两重密钥,进一步提高了系统的保密性能。并进行了计算机模拟验证,结果证明该原理是正确的。     

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。     

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。     

双生物识别图象的光学加密方法研究

本文提出了一种将两幅生物识别图象通过一套光学系统进行同时加密的方法。该方法先将一幅图象转换为纯相位和进行纯相位编码,再对另一幅图象编码,然后经过4f光学系统作频率域纯相位编码,并利用与编码过程类似的方法进行解码。可以证明该方法的编码图象为恒定的白噪声。解码过程具有鲁棒性,相位部分图象加密的安全性要高于振幅部分图象的加密。并分析了加性高斯噪声对解码图象的影响     

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。     

基于非对称密码系统的多图像加密算法

基于变形分数傅里叶变换提出一种非对称光学图像加密算法。在光学系统中,引入非线性相位截断策略消除了线性对称密码系统存在的安全隐患。幅相调制技术结合相位截断运算实现单通道多图像加密,通过重复使用一组光电混合设备,5幅图像被加密为一个实值密文。相位保留运算产生与原始图像相关的4个私钥,变形分数傅里叶变换的分数阶次和4个私钥增大了算法的安全性。数字模拟结果验证了该算法的可行性和有效性,加密和解密图像的均方误差分析了所有密钥的安全性。