以单幅衍射强度图像为密文的光学衍射成像加密系统

提出了一种基于光学衍射成像原理的图像加密方法,并以具有两个随机相位板的自由空间衍射结构为例,说明该方法的原理。该系统加密过程简单,加密过程只需要记录一幅衍射强度图像,即作为密文保存。为了从密文中完全恢复明文,需要除了3个相位板之外的第四个密钥,即原始图像的稀疏数据。这需要在对原始图像加密之前,利用数字方法提取其稀疏数据。在利用相位恢复算法恢复明文的过程中,这些稀疏数据作为输入平面的部分振幅支撑,可以避免迭代过程的停滞问题并提高收敛速率,从而完全恢复明文。由于完成加密过程只需要记录单幅强度图像,避免了干涉装置,提高了记录效率,较大地方便了密文的传输。计算机模拟结果证实了本方法的有效性。     

非线性JTC光学图像加密系统及其消噪音和抗攻击特性研究

分析联合变换相关器(JTC)光学加密系统解密图像噪音大、质量差的原因,提出一种非线性JTC光学加密系统。将JTC加密图像除以密钥功率谱作为新加密图像。一方面,新加密图像能够消除密钥傅里叶谱振幅分布不均匀引起的噪音,提高解密图像质量。仿真结果表明,Lena图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数可由0.4104增加到0.7190,均方根(RMS)从0.8154减小到0.7089。二值文本图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数由0.8458增加到0.9785,RMS从0.6887减小到0.4583;另一方面,新加密图像能抵御唯密文攻击(COA)算法的攻击,仿真结果表明,利用COA算法能从JTC加密图像恢复出高质量的原始图像信息,但不能从新加密图像恢复出任何原始图像信息,有效提高JTC加密系统的安全性。     

用菲涅耳变换和相位密码板实现盲数字水印

基于菲涅耳衍射变换和相位密码板,结合离散小波变换,设计了一种新的盲数字水印算法.通过提取相位母板的离散菲涅耳衍射变换的相角而获得相位密码板,原始水印图像经离散菲涅耳变换和相位密码板的共同作用形成水印密文,将水印密文嵌入到原始宿主图像的离散小波变换系数矩阵中,再对叠加水印信息的像素用其最邻近的像素均值来替换,从而获得一种新的盲数字水印提取法.数值计算结果表明:该水印算法对JPEG有损压缩、剪切、噪声污染和重采样等攻击具有较强的鲁棒性.由于该算法的密钥空间很大而密钥数据量却不高,所以采用本算法既能灵活选择加密密钥(相位密码母板、衍射距离等),又能确保高安全性,具有很高的实用价值.     

基于联合功率谱分区复用的光学多图像加密方法与实验

针对光学多图像加密出现的串扰噪声大和复用容量小的问题,提出了一种基于联合功率谱(JPS)分区复用的光学多图像加密方法。该方法首先利用相位恢复算法开展相位模板优化设计,压缩了单通道JPS面积,然后在优化后的相位模板上叠加线性相位,使各通道JPS在频谱面上产生不同的位置平移,再经过窗口滤波,实现无串扰叠加。此外,以"密钥相位核+偏转角数据包"形式进行密钥内容规划,在确保加密方法安全性以及密钥空间足够大的同时,压缩了需传递的密钥数据量。数值仿真结果表明,对9幅灰度图像进行加密,其解密图像与原始图像的相关系数值均达到0.94以上,解密效果显著。当解密质量评判阈值设定在0.95时,灰度图像和二值图像的最大压缩效率因子分别达到12和32,密文压缩能力显著。最后,搭建光学实验系统,进一步验证了该方法的可行性。     

一种无轮廓像干扰光学加密系统

将光学中的干涉与衍射原理相结合,提出了一种新的光学加密系统。该光学加密系统将图像信息隐藏于两个相位板(POM)及一个振幅板(AOM)中,其中振幅板使用计算机随机生成,两个相位板则通过解析方法得到。解密时,使用相干光照射两个相位板,并通过分束镜使二者的衍射光场进行相干叠加,此干涉场被振幅板调制,再经衍射一段距离后所得衍射场强度即为原始图像,此图像可以采用CCD等图像传感器件直接记录。本方法不但消除了先前提出的基于干涉原理加密方法存在的"轮廓像"问题,也对部分密钥泄露攻击具有很强的稳健性,具有较高的安全性。此外,本方法原理简单,加密过程无需迭代,解密系统易于物理实现。计算机模拟结果证实了本方法的有效性。     

基于块容量标签的密文图像可逆数据隐藏方法

密文图像的可逆数据隐藏技术既能保证载体内容不被泄露,又能传递附加信息。本文提出了一种基于块容量标签(block capacity label, BCL)的高容量密文图像可逆数据隐藏算法。该方案在图像加密之前进行预处理,首先将图像分为两个区域：参考像素区域和预测像素区域。然后将预测像素区域分为不重叠的块,根据所提出的算法确定分块的BCL,在对图像进行加密之后嵌入BCL,生成加密图像;在秘密数据嵌入阶段,根据BCL和数据隐藏密钥嵌入秘密数据。实验测试了BOWS-2数据集,平均嵌入容量为3.806 8 bpp,与现有方法相比,该方法可以获得更高的秘密数据嵌入容量,并可以实现原始图像的完美重建。     

基于超混沌系统和AES的图像加密改进算法

针对现有混沌图像加密对序列利用不充分、参数固定等问题,提出一种基于两个超混沌系统与AES加密结合的图像加密算法。使用原始密钥处理后的数据对两个超混沌系统生成的序列进行选择,分别对图像进行置乱和扩散,并结合AES算法对图像再次加密。此方法通过利用密钥对超混沌系统初值进行修改和对混沌序列进行选择,提高了算法的随机性和安全性,使加密后的图像有良好的密文统计特性。仿真结果表明,该算法能够根据用户输入的密钥改变参数和加密序列,并且具有良好的抗剪切性能。     

数据加密技术在嵌入式系统中的应用

在装备的试用状态管理和敏感数据保护等方面,数据加密技术的应用越来越广泛。针对嵌入式系统的特点和数据加密需求,给出了一种可应用到嵌入式系统的数据加密算法。该方法在随机数序列的基础上实现数据加密,并综合应用了数据二次寻址、置换表、数据字节运算、改进的循环冗余校验等技术,相同明文每次加密后形成的密文数据各不相同,具有加密强度高、算法容易实现、密文数据防篡改等特点。该技术已成功应用于C8051F020和MSP430F135单片机系统,分别实现了某两型装备的试用期状态管理和敏感数据保护。     

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。     

基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密方法

为避免数字图像传输过程中受到密文攻击被破解与复制，提出基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密方法，利用Logistic映射迭代明文图像，使用Gyrator变换的光学结构加密压缩后的明文图像，并采用开关中值滤波消除加密图像的噪音。实验结果表明：使用本方法处理后的12幅激光图像在攻击发生时对应的相关系数更小，均≤0.028,且加密后图像的像素灰度级频率大致维持在250上下，分布相对最为均匀，证明该方法相对更能有效抵抗选择密文攻击和唯密文攻击，且加入消噪处理后更能显著提升加密图像的加密性能。     

基于LWE的密文域可逆信息隐藏

该文提出了一种基于LWE(Learning With Errors)算法的密文域可逆隐写方案,利用LWE公钥密码算法对数据加密,用户在密文中嵌入隐藏信息,对于嵌入信息后的密文,用户使用隐写密钥可以有效提取隐藏信息,使用解密密钥可以无差错恢复出加密前数据实现了提取过程与解密过程的可分离。通过推导方案在解密与提取信息过程中出错的概率,得到直接影响方案正确性的参数为所选噪声的标准差,实验获得并验证了标准差的合理取值区间;通过推导嵌入后密文的分布函数,分析密文统计特征的变化情况,论证了嵌入密文的隐藏信息的不可感知性。该方案是在密文域进行的可逆隐写,与原始载体无关,适用于文本、图片、音频等各类载体。实验仿真结果表明该方案不仅能够保证可逆隐写的可靠性与安全性,而且1 bit明文在密文域最大可负载1 bit隐藏信息。     

基于DES算法的电力物联网信任网关数据远传加密

基于DES算法的电力物联网信任网关数据远传加密是指在电力物联网中,通过信任网关对数据进行加密保护,使用DES算法进行数据加密,并通过远传方式将加密后的数据传输到目标节点。针对电力物联网信任网关的数据传输安全问题,提出了基于DES算法的电力物联网关信任网关数据加密的传输方法。该方法在明文数据中加入了可变化的冗余码,既可以提高数据远传加密的可靠性,又可以将每个数据块经过一系列的操作得到密文,可防止数据被篡改提高其安全性。     

基于超混沌系统的彩色图像加密新算法

为了研究数字图像在通信中的安全传输问题,提出了一种改进的基于超混沌系统的彩色图像加密算法.利用改进的Logistic映射对彩色图像的R、G、B三层像素灰度值进行位置置乱,对置乱后的各层像素灰度值采用陈氏超混沌系统异或加密,得到彩色密文图像.使用MATLAB7.0进行仿真.密文图像杂乱无章,毫无规律,完全不同于原始图像.仿真结果表明,该算法密钥空间大,效率高,安全性能好,适用于彩色图像的安全传输.     

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。     

基于小波的彩色图像半盲水印算法

论文提出了一种彩色图像水印新算法。该算法采用面包师变换对二值水印进行加密,具有操作方便、运算量小、实时性好、提取时不需要原始图像等特点。实验结果表明,该方法对剪切、JPEG压缩、滤波等攻击有很好的鲁棒性。     

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。     

基于离散小波变换和奇异值分解的彩色图像水印算法

为提高图像水印算法的鲁棒性,提出了一种彩色图像鲁棒水印算法。算法使用离散小波变换和奇异值分解的频域算法,主要通过提取原始彩色图像RGB三个通道的低频部分和加密后的水印图像奇异值,使它们分别在一定嵌入强度下进行叠加,从而获得修改后的奇异值,来完成水印的嵌入。实验结果表明,嵌入水印后的彩色图像不可见性良好。在经受高斯噪声、旋转、直方图均衡化等攻击时,仍能提取到有效的水印图像。该方法能够有效地满足数字化彩色藏毯的版权保护需求。     

基于重复压缩的密文图像可逆数据隐藏方法

为了提高密文图像上的可逆数据隐藏方法的性能,在加密前处理图像以获得数据嵌入空间。首先,分析了在解压缩分块上进行可逆嵌入的可行性;其次,计算了成功恢复解压缩分块的理论概率;最后,提出了基于解压缩分块的密文图像可逆数据隐藏算法,主要过程包括预处理、加密、数据嵌入、数据提取与图像恢复。从图像恢复错误率、嵌入容量和PSNR这3个方面与3种已有方法进行对比,表明所提方法实现了数据提取和图像解密在操作上的完全分离,且图像恢复错误率更低,嵌入容量更大,PSNR更高。     

基于编码压缩和加密的图像可逆信息隐藏算法

提出一种编码压缩和加密的图像可逆信息隐藏算 法。计算载体像素预测值与其像素值的差值, 对差值进行哈夫曼编码压缩,通过压缩数据和随机数据加密重构图像,得到载体数据。将哈 夫曼编码的码 表和秘密信息隐藏在载体数据中,实现信息隐藏。在载密数据中提取码表数据和秘密信息, 对加密压缩数 据进行解密,结合码表和预测方法恢复原始图像。实验结果表明,本文算法具有较大的隐藏 容量,不仅能 正确提取秘密信息,还能无损恢复原始图像。     

高安全可分离全位平面密文域可逆数据隐藏

针对图像在网络传输中的隐私信息泄露问题,提出了高安全可分离全位平面密文域可逆数据隐藏方案.重点研究如何保障原始图像和待隐藏数据安全,提出了分块分类置乱算法及遍历矩阵加密算法以实现原始图像加密,采用Hilbert曲线加密实现待嵌入数据加密,采用基于全位平面置乱技术,并分析讨论位平面特点,将其分为连续块和非连续块,进而使用像素预测方法,以实现秘钥可分离的可逆数据隐藏.实验结果表明,与现有同类算法相比,该方案具有较强的综合性能,首先,安全性高,本文分别从秘钥空间、秘钥敏感性、相关性、NPCR、UACI和信息熵等指标分析其安全性;其次,具有可逆性,提取数据与原始数据的NCC为1,恢复后图像与原始图像的PSNR为无穷大,能够完全无损的恢复图像、提取数据;且含密图像质量高,平均PSNR高达64.64 dB,远远高于其他文献;再次,容量高,理论最高容量为6 bpp,实际平均容量也达到2.5 bpp;此外,本方案具有鲁棒性,能够有效抵抗椒盐噪声、剪切和高斯白噪声攻击,且实现了秘钥可分离.