基于计算全息的双随机相位图像加密技术

基于计算全息,结合4f系统双随机相位图像加密技术,提出了一种图像加密以及传输的新方法。分析了计算全息(CGH)记录图像独具的扩频效应及特有的解密密钥,并实现了针对全息图不同的频谱单元及组合,采用原相位板、共轭板以及两者的有序组合作为解密密钥的计算机模拟,研究了其抗噪性能,新方法提高了图像加密的安全性。     

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。     

基于双随机编码正交映射的全息图像加密

针对全息图像加密的要求,提出了一种双随机正交映射的全息图像加密算法.首先引入两个独立白噪声随机图像,通过双随机相位的加密,得到图像信号整个矩阵;接着引入哈德码矩阵把双随机相位的加密图像和正交矩阵的相位根据哈密尔顿算法来构造映射关系;最后经过扩束镜的物光波和密匙光波相互干涉,把频域的密钥和空域的密钥插入图像的灰度分量中.仿真实验证明了该方法的有效性,只有在频域和空域共同解密下才能恢复原图.     

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。     

基于干涉原理和相位恢复算法的图像加密系统

以基于相位恢复算法和光学干涉原理为基本理论依据,提出了一种新的全相位光学图像加密系统。该加密系统利用一块随机相位板作为加密密钥,在其作用下输入图像被数值加密成两块相位板。这两块相位板的衍射图样视觉上无法分辨其内容,但却包含了解密所需要的信息。加密过程中,加密密钥与待加密图像分别作为输入平面和输出平面上的约束条件,在干涉原理的基础上通过迭代运算得到加密结果,即输入面上不同于加密密钥的另一个相位板的相位分布以及傅立叶频域上的相位分布。加密密钥的引入起到了置乱系统输入面相位分布的作用。解密过程中,加密过程中使用的随机相位板和迭代过程中生成的两块相位板缺一不可。计算机仿真实验结果表明,本文提出的加密系统具有算法收敛快、加密结果不存在非线性双随机相位加密和干涉加密方法中发现的信息泄露问题的优点。     

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。     

基于正态散斑干涉的双随机幅-相编码光学加密技术

提出一种将散斑干涉应用于光学加密的方法.在任意一束散斑干涉光路中放置含二值信息的相位掩膜,由散斑干涉产生实振幅型加密图像,移去相位掩膜可得到解密密钥.该方法用双随机幅-相进行编码加密,提高系统安全性,更换密钥方便,解密图像信噪比高,可用于大信息量二值图像加密.加密图像是实值,便于显示或打印.本文给出了计算机仿真实验结果.     

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。     

相位密钥型傅立叶计算全息数字水印方法

提出了一种可实现盲检测的相位密钥型傅立叶计算全息(CGH)数字水印方法,在生成数字水印傅立叶全息图的参考光中,加入经改进后的G-S迭代算法生成的二维相位密钥。理论分析和实验结果表明,由于该相位密钥的频谱分布为位置和强度不同的一系列δ函数,因而能够避免提取过程中宿主图像的频谱和水印共轭像对水印图像提取产生的干扰,从而能在保证水印质量和加密性能的条件下实现盲检测。     

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。     

Color image encryption using one-time keys and coupled chaotic systems

This paper proposes a color image encryption scheme using one-time keys based on coupled chaotic systems. The key stream has both the key sensitivity and the plaintext sensitivity. The Secure Hash Algorithm 3 (SHA-3) is employed to combine with the initial keys to generate the new keys, to make the key stream change in each encryption process. Firstly, the SHA-3 hash value of the plain image is employed to generate six initial values of the chaotic systems. Secondly, combine and permute the six state variables, and randomly select three state variables from them, to encrypt the red, green and blue components, respectively. Experimental results and security analysis show that the scheme can achieve good encryption result through only one round encryption process, the key space is large enough to resist against common attacks, so the scheme is reliable to be applied in image encryption and secure communication.     

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.     

基于随机Radon变换的DRPE加密系统

对于使用随机相位模板(RPM)作为密钥的双随机相位编码(DRPE)加密系统,唯密文攻击算法(COA)是一种有效的攻击算法。为了提高DRPE加密系统抵抗COA算法攻击的能力,提出了一种基于随机Radon变换的JTC加密系统。该系统对待加密图像进行随机Radon变换,再使用JTC加密系统对其加、解密。除了DRPE加密系统中的RPM密钥之外,Radon变换参数亦被用作恢复原始图像的密钥。仿真结果表明,相比于仅使用RPM密钥的DRPE加密系统,基于随机Radon变换的DRPE加密系统可以有效抵抗COA算法攻击,提高加密系统的安全性。     

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     

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。     

利用纯位相计算全息图实现位相函数相加的光学安全技术

提出一种利用纯位相计算全息图实现光学安全和防伪方法。这种方法将记录相息图时在全息图面上对应的位相分解成两部分 ,分别制成两张纯位相计算全息图。单独再现每一张全息图时无法观察到原物体信息 ,而将两全息图对准合在一起时 ,则可在计算全息图的观察面上得到原来的物体信息。可以将其中的一张全息图作为解码标准 ,从而依据是否可以与之共同解出某一特定的信息来判断全息图的真伪。