基于联合变换相关器和矢量分解的图像加密方法

为了提高基于联合变换相关器(JTC)的加密方法的 抗攻击能力,提出了一种基于 JTC和矢量分解的图像加密方法。在加密过程中,通过计算机预处理, 先将待加密图像进行了基于干涉原理的矢量分解,再利用基于JTC的 光学加密系统进行图像加密并记录加密图像。解密时,通过其中一个密钥解密联 合功率谱得到一幅纯相位图,再与另一个与明文相关的密钥进行相干叠加得到相 应解密结果。本文加密系统易于实现,通过矢量分解增加了一个与明文相关的密钥, 破坏了加密图像和原始图像间的线性关系,有效地提高了系统安全性。仿真实验 结果和分析验证了本文加密方法的可行性和安全性。     

基于回转器变换与非等模分解的光学加密算法

为解决当前基于干涉的多图像密码系统中易出现轮廓和串扰噪声问题,设计了基于回转器(Gyrator)变换与非等模矢量分解的多彩色图像非对称光学加密算法。将所有彩色图像分解成红、绿、蓝三基色分量,再对每种颜色分类叠加,融合成三通道形式;利用Logistic映射生成随机相位掩码,对叠加后的颜色分量进行调制处理。将调制后的图像分量分别在Gyrator变换域下进行旋转变换,形成3个复杂分布函数。利用非等模矢量分解方法,将其分解成振幅和相位均不相同的2个矢量,并将其中一个视为固定的共享矢量,另一个作为解密矢量。对共享矢量实施Gyrator逆变换,输出最终的密码图像。实验数据显示,较已有的多目标加密技术而言,该算法具备更强的抗破译能力,可以更好地解决串扰噪声问题。     

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。     

基于矢量分解和相位剪切的非对称光学图像加密

结合矢量分解和相位剪切提出一种新的非对称光学图像加密算法,明文经过4个密钥加密得到分布均匀的密文和3个解密密钥。解密密钥在加密过程中产生,不同于加密密钥,实现了非对称加密,增加了系统的安全性。在矢量分解过程中产生的解密密钥与明文关联强,比现有光学非对称加密算法中明文对密文和解密密钥更为敏感,抵御选择明文攻击能力更强,同时也提高了解密密钥的敏感性。相位剪切的引入扩大了密钥空间,增强算法安全性,产生实数密文更便于传输。实验分析表明:该算法密文分布均匀、相邻像素相关性低,解密密钥、明文对解密密钥和密文敏感性高,抵御各种攻击能力强,有更好光学图像加密效果。     

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。     

具有紧支撑的正交小波变换滤波器的设计原理和 一种图像精确分解与重构算法

本文通过从一个新的角度研究了Daubechies滤波器的设计原理,得到了具有紧支撑的正交小波变换滤波器设计的两个理论依据,由此构造了一种图像的精确分解与重构算法.该算法非常简单易行,并且与Daubechies滤波器的设计原理是一致的.实验结果表明本文提出的算法能达到无失真的重构.     

M带小波变换在图象中的应用

小波变换是近年来兴起的一种时频域信号分析理论,是信号分析处理的一种强有力的新工具.本文根据小波变换的特点,在Mallat二带多分辨分析的基础上,讨论分析了信号的多带多分辨分析的理论和实现算法,并将这一理论和算法应用于图象处理,取得了满意效果.     

基于相干叠加与模均等矢量分解的光学图像加密算法

为了解决光学图像加密技术将密文相位信息主要集中在纯相位掩码中,使其存在轮廓显现问题,该文提出相干叠加与模均等矢量分解的光学图像加密算法。首先,对输入图像进行归一化处理;基于映射,利用输入图像的像素特性,生成其初值,通过迭代映射,输出混沌相位掩码;借助相位掩码,对图像完成调制,并结合Fourier变换,对调制图像进行处理,输出其Fourier频谱;再对该频谱分别进行等模分解,获得两个掩码;再基于不同分数阶的Fourier机制,对两个掩码进行变换;最后,引入相位-幅度截断编码技术,设计单向编码机制,通过激光束的相干叠加,输出编码密文的幅度与相位信息,将相位部分视为编码密文,把幅度信息作为解密密钥。通过等模分解技术,将输入明文演变为4个不同的相位与幅度信息,有效解决了轮廓显现问题。实验结果显示:与当前基于干涉原理的图像加密机制相比,所提算法的安全性更高,有效消除了轮廓显现问题。     

对一种双陷门加密体制的分析与改进

对一种具有双陷门解密机制的公钥概率加密体制的安全性进行分析,指出它存在三点不安全因素,不能抵抗选择密文攻击,攻击者通过选取适当的密文,在得到解密的明文后,能够计算出用户的私钥或分解模数,运用这些信息,攻击者可恢复所有的明文。同时,也对该加密体制作了改进,给出了一种能够抵抗适应性攻击的加密方案,防止攻击者利用获得的解密信息计算用户的私钥或分解模数,提高了加密体制的安全性。     

关于一种算术编码数据加密方案的密码分析

本文分析了一种基于算术编码的数据加密方案。如果采用原方案的加密算法,则密文表达式有误,解密算法不能得出正确的明文,且破译者能在O(n^2)内求出密钥,如果采用原方案的解密算,破译者也可在O（n^2)内求出密钥,从而彻底的攻破了这种体制。     

一种基于小波多分辨率分解的图像融合新算法

提出了一种新的基于小波多分辨率分解的图像融合方法。该方法先利用小波变换将图像分解为不同分辨率、不同方向的分量,然后利用方向对比度和基于区域标准差最大化的融合规则得到融合图像的小波系数;最后通过逆小波变换得到融合图像。实验结果表明,本方法是十分有效的。     

PRA-TPE: Perfectly Recoverable Approximate Thumbnail-Preserving Image Encryption

With the popularity of cloud servers, an increasing number of people are willing to store their images in the cloud due to many conveniences such as online browsing and managing images. On the other hand, this inevitably causes users’ concerns about image privacy leakage. Many image encryption schemes are proposed to prevent privacy leakage, while most of them focus only on privacy protection and ignore the usability of encrypted images. For this purpose, Marohn et al. (2017) designed two approximate thumbnail-preserving encryption (TPE) schemes to balance image privacy and usability. However, the decrypted image in these two schemes are only perceptually close to the original one and the original image cannot be perfectly recovered. To this end, we design a perfectly recoverable approximate TPE scheme in this paper, which combines reversibledata hiding (RDH) with encryption schemes. The thumbnails of the original and processed images are similar to balance image privacy and usability well. Meanwhile, the reversibility of RDH and encryption schemes is utilized to ensure the perfect recoverability in the proposed scheme. Experiments show that the proposed approximate TPE scheme is no longer limited to balancing usability and privacy but attains perfect recovery.     

一种支持算术张成程序的密文策略属性加密方案

密文策略属性加密方案适用于云环境中密文数据的访问控制.已有的支持算术张成程序的属性加密方案多是密钥访问策略的方案,且公开参数规模较大.本文利用双对偶向量空间（Dual Pair Vector Space,DPVS）技术,提出了一个公开参数长度固定、支持算术张成程序的密文策略属性加密方案.在新方案中,将密文相关的访问控制向量与随机矩阵结合,密钥相关的属性分量与熵扩张引理中的公开参量结合,设计方法对应了熵扩张引理中给出的密文和密钥分量的形式.最后,基于素数阶双线性熵扩张引理和k-Lin困难假设,证明了该方案具有适应安全性.新方案与已有支持算术张成程序的属性加密方案相比,实现了密文访问策略、公开参数长度固定且满足适应安全性.     

基于海明校验优化二值编码的联合变换相关器加密系统

针对基于灰度图像二值编码的联合变换相关器(JTC)加密系统抗饱和噪音干扰能力差、解密图像质量有限的问题,提出了一种基于海明校验的灰度图像二值编码优化方法,并利用该方法设计了基于海明校验优化二值编码的JTC加密系统。该加密系统利用海明校验在解码过程中对因饱和噪音产生的错误进行纠正,从而有效消除了解密图像中的饱和噪音,提高了解密图像质量。加、解密仿真结果表明,海明校验优化后,解密图像与原始图像的相关系数(CC)由0.8237提高到0.9383,解密图像质量显著提高。     

基于粒子滤波信号降噪的齿轮箱故障诊断研究

齿轮和轴承是机械设备中重要的部件,它的健康状况直接影响着机械设备的运行状态。研究粒子滤波对齿轮箱的振动信号进行降噪处理,需要知道信号的特性和噪声的统计特性。针对此,先对齿轮箱的齿轮进行振动分析,建立振动模型,而后再研究粒子数算法,对振动信号进行EMD分解,把分解的第一个IMF分量和残余分量进行重构,组建AR模型,经AR模型系数作为粒子滤波状态方程的系数。最后采用小波变换阈值降噪思想,把分解提出的噪声信号放到粒子滤波观测方程中,对信号进行降噪处理。     

支持同态算术运算的数据加密方案算法研究

针对在计算服务中,对用户信息加密以保护隐私时,无法对密文进行计算的问题,提出一种高效的支持密文四则算术运算的同态加密方案CESIL, 包括密钥生成、加密、解密及密文运算4个算法。该方案首先借助多项式环重新定义向量的加法和乘法运算,构建多项式系数向量环;然后利用理想格在向量环上划分剩余类,建立商环及其代表元集合;最后,将整数明文映射为代表元,并用代表元所在剩余类的其他元素替换该代表元,以对明文进行加密。商环的运算特性保证CESIL方案支持对密文的加法和乘法运算。在实现CESIL方案时,利用快速傅里叶变换(FFT)算法进一步提高运算效率、减少密钥长度。理论分析及实验结果表明,CESIL是语义安全的,且相比已有的一些同态加密方案,CESIL支持更多的运算类型,拥有较高的运行效率和较小的密钥及密文长度,能更好地满足实际应用需求。     

基于离散分数阶角变换与关联混沌映射的双图像加密算法

为了实现对两个明文进行同步安全加密,提出了联合离散多参数分数阶角变换与低维映射的双图像加密算法.基于离散余弦变换(DCT)与Zigzag扫描建立了复合系数矩阵模型,通过反离散余弦变换(IDCT)将两个明文融合成一幅图像;通过耦合Logistic映射,利用明文像素均值与外部密钥计算其初始条件值,并迭代该耦合映射,输出2个随机序列;分别对这2个随机序列进行排序,设计位置数组扰乱机制对复合明文进行置乱;将置乱密文分解为2个新分量,利用Logistic映射与初始明文分别生成混沌随机与调制相位掩码,将2个新分量融合成临时密文;基于离散分数角变换构建了新的2D多参数分数阶角变换,设计加密模型并完成图像加密.结果表明,与已有双图像加密机制相比所提算法的保密性更佳,有更好的抗明文攻击特性.     

光学图像相位加密中旋转不变性的实现及环形相位解密

计算机模拟研究了光学图像频域相位加密和解密过程 ,用混沌序列构造相位值并采用环形相位分布 ,不仅可以压缩密匙的数据量方便保存和传输 ,而且使加密图像具有中心旋转不变性从而避免解密中对加密图像方向自由度的要求 ,同时能使解密过程具有一定高低通滤波作用实现滤除噪声或边缘增强。在此加密方法中 ,解密的关键是加密图像频域中低频分量的解调 ,高频分量对解密质量和解密图像信噪比虽有影响但比低频分量的影响作用小。     

结合Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解的彩色图像加密

提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解(R-MRSVD)的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均值作为logistic-exponent-sine映射的初值,并生成随机矩阵和位置索引;然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换,根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数,并提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵;最后对实数矩阵进行R-MRSVD和Josephus置乱操作,得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值,保证算法具有高敏感性和高安全性,同时实值的密文便于存储和传输。对算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试,仿真结果表明,所提加密算法具有可行性和安全性。     

不使用Hash和Redundancy函数的认证加密方案

本文提出了一类新的认证加密方案,这类方案首次将消息可恢复签名和对称加密有机结合.它有两个特点,一个是签名中的承诺值只有预定的接收者才能算出,从而又可将该承诺值用作对称加密的密钥,取得一举两得之功效;另一个是用签名中恢复出的消息与对称解密得到的消息相比较,实现消息有效性的验证,改变了传统上使用Hash函数或Redundancy函数的验证方法.因此本文提出的新方案是一类不使用Hash函数和Redundancy函数的认证加密方案,