基于混合幅度-相位检索技术与二维耦合混沌映射的光学图像加密算法

目的为了解决当前光学图像加密算法主要将单色光束直接作用于明文,使其在解密过程中易出现丢失颜色信息等问题。方法文中设计基于混合幅度-相位检索技术与二维耦合混沌映射的光学图像加密算法。首先,提取彩色图像的R, G, B分量;随后,引入Logistic映射与Sine映射,通过对二者进行非线性耦合,形成二维复合混沌映射;利用彩色图像的像素信息来迭代复合映射,获取3个混沌序列,通过构建位置引擎混淆机制,对R,G,B分量进行置乱;基于Logistic映射,利用明文像素生成的初值条件对其进行迭代,输出一个混沌随机掩码;最后,基于幅度-相位截断方法和Gyrator变换,设计混合幅度-相位检索技术,利用单向二进制相位函数和随机掩码,对置乱后的R, G, B分量进行加密,获取相应的检测振幅,再将其进行组合,形成实值函数的加密密文。结果实验结果显示,与当前光学图像加密机制相比,所提算法具有更高的安全性与解密质量,具备较强的抗明文攻击能力。结论所提加密技术具有较高的抗攻击能力,能够安全保护图像在网络中传输,在信息防伪等领域具有较好的应用价值。     

基于圆柱衍射与离散余弦变换的图像光学加密算法

目的为了实现多幅图像的同步加密,并增强加密系统的抗破译能力,提出一种基于圆柱衍射域的相位截断与离散余弦变换的多图像光学加密算法。方法首先引入压缩感知(CS,Compress Transform)方法,对输入明文实施压缩;基于离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)对压缩明文完成分解,获取相应的DCT系数,形成系数矩阵;构建迭代复数,将每个压缩明文对应的系数矩阵融合为一个复矩阵,通过DCT逆变换,形成一幅组合图像。联合Hilbert变换与波带片相位模型,构建调制掩码;引入圆柱衍射域的相位截断机制,联合调制掩码,对组合图像实施光学加密,获取密文与私钥。结果实验数据表明,相对于已有的多图像同步加密方法而言,所提算法具备更高的加密安全性,密文熵值以及相邻像素间的相关系数分别达到了7.998,0.0012,且具有强烈的密钥敏感性。结论所提加密算法可以抵御网络中外来攻击,在图像信息防伪领域具有一定的参考价值。     

双光束双曝光与四光束单曝光干涉光刻方法的比较

双光束双曝光和四光束单曝光是无掩模激光干涉光刻的两种典型方法,都容易利用现有光刻工艺,在不需掩模和高精度光刻物镜的情况下,用简单廉价光学系统在大视场和深曝光场内形成孔阵、点阵或锥阵等周期性图形。双光束双曝光法得到的阵列图形周期极限为λ/2;四光束单曝光的周期略大,为前者的2倍。模拟和实验结果表明,通过控制曝光和显影工艺,双光束双曝光较四光束单曝光能更灵活地得到孔阵或点阵,而四光束单曝光得到的图形孔与孔之间没有鞍点,较双光束双曝光形成的孔侧壁更陡。这两种方法在需要在大面积范围内形成孔或点这类周期阵列图形的微电子和光电子器件的制造领域有很好的应用前景。     

随机振幅-相位编码虚拟光学加密系统

通过对双随机相位编码光学加密系统中空域的随机相位模板进行置换,提出采用随机振幅-相位模板对图像进行加密的新方法。理论分析表明,当随机振幅板为零均值白噪声且与频域相位板统计独立时,被加密图像的自相关函数为二维冲击函数,表明原始图像被加密为平稳的复随机白噪声,因而可以抵御盲反卷积攻击。采用计算机进行模拟,证实了所提方法的有效性。最后讨论了该方法相对于双随机相位编码系统的优越性:对空域密钥的统计学要求更低、在频域密钥泄露情况下系统鲁棒性更强。但是,由于物理上不存在幅度为负值的光波,因此该系统只能使用数字虚拟的方法来实现。     

基于JTC和扩频技术的多二值图像光学加密技术

为了提高光学加密系统的传输效率和安全性,提出了一种多二值图像光学加密技术。该方法加密时采用数字方法和光学方法联合实现,解密过程可采用纯光学方法实现。加密时,首先将待加密图像乘以不同密钥进行频谱扩展,再进行算术叠加生成复合图像。然后将复合图像置于联合变换相关器的输入面上进行光学加密。解密时,需要在频率域利用光阑从复合图像中提取出每一幅原始图像。理论分析和计算机仿真表明,该多二值图像光学加密技术系统结构简单,图像复用容量巨大,具有较高的安全性。     

基于新型多环多翼超混沌系统的图像加密算法

目的 为提高图像加密算法的安全性,提出一种新型多环多翼超混沌系统的图像加密算法.方法 对超Lorenz混沌系统进行分形变换,得到多环多翼超混沌系统,设计一种基于该混沌系统的查表运算扩散算法.算法采用典型的置乱-扩散模式,借助Logistic混沌系统对明文图像进行无重复索引置乱,将新型多环多翼超混沌系统产生的密钥序列结合明文信息,对一次扩散图像的每个像素值进行正逆向扩散,得到最终的加密图像.结果 置乱图像的平均不动点比为0.003％,密文直方图分布均匀,相邻像素相关性几乎为零,信息熵达到了7.999,且NPCR,UACI和BACI的值分别为99.61％,33.46％和26.7％,与同类加密算法相比,该算法加密效果更优.结论 算法具有较强的密钥敏感性,能有效抵抗剪切、噪声等攻击,所提出的图像加密算法具有较高的安全性.     

基于经验模态分解的图像拼接

对待拼接图像分别进行经验模态分解,对分解得到的第一个固有模态函数与第二个固有模态函数的叠加进行特征点提取、特征点匹配与变换矩阵的估计以实现图像的拼接,文中提出的方法有效提高了特征点匹配的正确率,具有很强的鲁棒性。在图像融合方面文中提出一种新的基于余弦关系变换的加权融合技术,在实现图像无缝拼接的同时,可有效去除拼接图像重叠区域的重影与鬼影现象。     

基于量子Logistic映射的图像加密算法研究

目的提出将量子Logistic混沌映射与三维Arnold混沌映射相结合的图像加密算法,以提高图像加密的复杂度。方法首先利用量子Logistic混沌映射生成置乱用的伪随机序列与明文进行整体置乱,再利用三维Arnold混沌映射生成一个整数序列,与置乱后的密文进行扩散运算。结果通过仿真实验,加密图像的相关性系数接近于0,密钥敏感性的NPCR和UACI的测试值分别约等于99.60和33.4,信息熵的测试结果约等于7.999,都非常接近于理论值。结论加密算法充分体现了量子混沌映射高复杂度的非线性力学特性。通过仿真实验测试可知,加密算法具有密钥空间大、敏感性强、安全性好的特点。     

基于改进广义Arnold映射的多混沌图像加密算法

目的针对Arnold映射图像置乱效果差以及无法抵御选择明文攻击等问题,提出一种改进广义Arnold映射的图像加密算法,以提高密文图像的安全性。方法该算法引入Kent映射产生控制参数,先对图像进行分块来削弱图像的相关性,对每块图像进行Arnold映射位置置乱,然后利用二维logistic映射生成混沌序列,经双曲正切变换处理后按照奇偶序列与置乱图像进行异或运算,得到最终密文图像。结果该算法得到密图信息熵为7.9899,像素改变率为99.61%,统一平均变化程度为30.73%。结论该算法简单易执行,能有效抵御各种统计攻击和明文攻击,具有密钥空间大、置乱效果好、鲁棒性较强等特点。     

基于QR码与混沌加密的Contourlet域彩色图像盲水印算法

目的针对现行数字水印算法中抗几何攻击能力弱以及嵌入水印信息容量差的问题,提出一种Contourlet变换下QR码与混沌加密相结合的彩色图像水印算法。方法采用QR码作为水印图像,利用Logistic混沌序列对其进行加密,再将加密的水印图像嵌入到二级Contourlet变换的低通子带中,利用系数间的大小关系,修改系数完成水印嵌入与提取。结果通过实验结果可知,水印的嵌入对载体图像影响较小,PSNR值高达42.764,经过旋转、剪切及常规攻击后,提取出的水印均可正确解码。结论该算法具有良好的安全性、不可见性,对于各类攻击具有较优的鲁棒性。水印信息容量高于普通图像,水印提取方式为盲提取,能够更好地满足各类数字作品版权保护的实际需要。     

基于3D-CS混沌系统的双DNA编码图像加密算法

目的为解决加密算法中明文与混沌系统密钥关联小,且置乱扩散不能同步进行造成的安全性低的问题。在结合Chebyshev和Sine映射的基础上,新建三维Chebyshev-Sine混沌映射系统(3D-CS),提出一种基于3D-CS混沌系统的双DNA编码图像加密算法。方法设定二进制与四进制双重DNA编码,利用约瑟夫环变换对经过二进制DNA编码的图像RGB各层进行位置索引,同时完成置乱和扩散,然后将混沌系统产生的序列值经过处理后进行四进制DNA编码,最后将2种DNA序列进行加法运算后解码得到密文。结果仿真实验表明,索引序列和混沌序列通过了随机性检验,密文各层NPCR值分别为99.63%,99.61%,99.59%,UACI值分别为33.43%,33.44%,33.40%,信息熵分别为7.9992,7.9991,7.9993。结论所设计的混沌序列相较于其他混沌序列有一定优势,针对提出的问题有效提高了加密算法的安全性,密文能有效地抵御各种统计攻击与差分攻击。