一种基于随机相位板复用的光学多二值图像加密系统

利用随机相位板复用提出了一种基于干涉原理的光学多二值图像加密系统。该系统加密过程采用数字方法,解密过程既可以采用数字方法也可以采用光学方法。利用该方法可将多幅图像信息解析地隐藏于两个纯相位板中。解密时,通过分束镜将两个随机相位板的衍射场进行相干叠加形成干涉场,利用专用密钥对此干涉场进行调制,即可在输出平面上恢复出与该专用密钥对应的原始图像,此图像可以采用CCD等图像传感器件直接记录。该方法加密过程无需迭代,非常省时,且解密系统易于物理实现。利用相关系数评估了系统的加密容量,计算机模拟结果证实了该方法的有效性。     

基于级联相位恢复算法的光学图像加密

在虚拟光学数据加密理论模型的基础上,提出了一种光学图像加密的可视化密码构造算法。该加密算法基于自由空间传播的光学系统,利用级联迭代角谱相位恢复算法把待加密图像分别编码到两块相位模板之中,从而实现图像的加密。该加密技术不但可通过同时调整两块相位模板的相位分布的搜索策略来扩大搜索空间,提高安全强度,而且扩大了系统密钥空间,使系统获得更高的安全性,且能通过简单的数值运算或光学实验装置得到质量非常高的解密图像,还从理论上分析了该算法的时间复杂度。计算机模拟结果表明,该加密算法的收敛速度快,能迅速找到非常好的近似解,解密图像质量高且系统安全性良好。     

双随机相位图像加密的实值编码研究

提出了一种基于双随机相位的图像实值编码方法,该方法可应用于光学图像加密.要编码的纯相位图像分别在空间域和频域加入随机相位掩膜,其中在频域将编码范围扩大4倍,经过光学系统的变换,将生成的图像取实部作为编码图像.实值编码的图像利用与编码过程类似的方法进行解码,可以准确地重建原图像.该编译码方法简单,编码图像是一个近似随机噪声的实值图像,便于数字图像的传输与输出.     

双随机相位加密系统的选择明文攻击

在光学信息安全领域,双随机相位加密方法最引人注目并得到广泛研究,但由于双随机相位加密系统是基于傅里叶变换的系统,其本质上是一种线性变换系统,明文、密文之间的函数依赖关系比较简单,这就为其安全性留下了很大的隐患。双随机相位加密方法可以用光学和数字的方式实现,提出了一种选择明文攻击的方法,利用多个冲击函数作为选择的明文,成功破解了基于数字方法实现的双随机相位加密系统,并给出了恢复密钥的解析式,此方法最大的优点在于解密图像的无损性,并从理论上加以证明,给出了实验结果。     

基于双随机相位编码的局部混合光学加密系统

针对目前图像的选择性加密无法通过光学结构实现的问题,通过光学设计方法,将基于4f系统的双随机相位编码技术和基于衍射系统的双随机相位编码技术相结合,提出了一种基于双随机相位编码的局部混合光学加密系统.在该系统中,原始图像被分为重要信息和非重要信息,重要信息在4f系统中进行加密,非重要信息在衍射系统中进行加密,用4f系统密文替换掉衍射系统密文中的一部分,得到最终的加密图像.解密为加密的逆过程,将4f系统密文从最终密文中剪切出来后,用其还原出衍射系统密文中被替换掉的信息,从而得到完整的衍射系统密文,两个密文分别经过各自对应系统的逆过程后完成解密.该方法实现了通过光学结构对图像进行选择性加密,安全有效,具有良好的鲁棒性.通过仿真实验验证了该方法的有效性,利用相关系数对该方法的加密和解密效果进行了评估,验证了该方法的安全性.     

双随机相位加密系统的已知明文攻击

运用密码分析学的方法对双随机相位加密系统进行了初步的安全性分析.研究结果表明，该系统属于线性的对称分组密码系统，线性性质为其安全性留下隐患.在已知明文攻击下，攻击者可通过常规的相位恢复算法获得4-f系统输入平面的随机相位函数密钥，继而可轻易推出频谱平面的随机相位函数密钥，从而攻破此密码系统. 关键词： 光学信息安全 双随机相位加密 密码分析学 已知明文攻击     

基于双随机相位编码的非线性双图像加密方法

提出了一种基于双随机相位编码技术的非线性双图像加密方法,并分析了其安全性。在该方法中,加密过程和解密过程以及加密密钥和解密密钥均不相同。加密过程具有非线性,解密过程则是线性的。将两幅待加密图像复合为复振幅图像,并利用双随机相位编码技术和切相傅里叶变换进行加密,加密过程中生成两个解密密钥,解密过程则在经典的基于4f系统的双随机相位编码系统中完成。相比经典的双随机相位加密技术和基于切相傅里叶变换的单图像加密技术,该加密方法的安全性更高,它能够抵御最近提出的基于两步振幅相位恢复算法的特定攻击。理论分析和仿真实验结果都证明了此加密方法的可行性和安全性。     

位置与波长并行复用技术下的光学干涉多图像加密系统(英文)

基于位置和波长参量的并行复用,提出一种高加密容量的光学干涉多图像加密系统.加密时,待加密图像分为两组,每组均利用位置复用技术解析地加密到两个纯相位板中,将所获取的四个相位板再经波长复用技术融合到两个光学相位元件中.加密过程采用数字技术,无需使用迭代算法,而解密过程既可以采用数字技术也可以采用纯光学方法.实验中利用波长与位置的并行复用及相关系数对系统的加密容量进行评估,同时研究了系统对于噪音攻击和剪切攻击的稳健性.结果表明:加密容量较已有方法有较大提高;对于噪音攻击的稳健性较强,但是对于剪切攻击的稳健性较弱.     

相位恢复算法用于分区复用多图像加密的研究

衍射投影效应明显降低了基于双相位编码的多图像加密系统的性能.提出分区复用技术来解决这一问题.待加密的多个图像被放置于各个输出平面的不同区域,于是相邻两个输出平面的秘密图像区域将错落开来,因而有效抑制了衍射投影所产生的噪声.在此基础上,重点研究了用于该系统的相位恢复算法.在完整的顺序迭代之后,对解密质量最差的图像进行逐一补偿,从而寻找到了更加符合多幅秘密图像客观特点的子循环次序.根据这一次序,用完整迭代后附加调节性迭代的方法或者完全更换迭代次序的方法,都能够在保留基本算法快速收敛优势的前提下,使多幅解密图像质量以及系统地复用容量得以整体提高.     

基于频谱融合和柱面衍射的双图像非对称加密

提出了一种基于光学柱面衍射的非对称双图像加密方法.首先对两幅灰度图像作离散余弦变换,得到相应的频谱,分别保留两幅离散余弦变换频谱的低频数据和任意1/3的高频数据,并将其中一幅图的低频和任意1/3的高频融合为新的复合频谱,对其进行柱面衍射后进行相位截断生成振幅和密钥.生成的振幅与第二幅图像的低频数据进行相同的加密过程产生新的振幅与密钥.最后将新生成的振幅与第二幅图的任意1/3的高频数据融合为新的复合频谱,通过柱面衍射后的相位截断生成密文和新的密钥,其中密文变成了原图的1/4.对两幅512×512的灰度图像进行加密测试,结果表明重建图像的质量高,相关系数值均高于0.97,峰值信噪比均大于33dB.基于柱面衍射的光学图像加密克服了传统平面衍射的对称性,同时柱面衍射的内柱面半径、柱面高度、衍射距离可以作为加密系统的附加密钥,扩大了密钥空间,增加了系统的安全性.     

基于像素置乱技术的多重双随机相位加密法

提出一种基于像素置乱技术的多重双随机相位加密法,对该加密法中像素置乱操作的原理进行了阐述,并且提出在光学上实现像素置乱操作和解置乱操作的途径.在计算机上模拟实现了该加密法,并且得到很好的加密解密结果.仿真结果证实仅用部分加密图像来解密也能够得到原图像,并且得到随着待解密的加密图像像素的增加,解密图像的信号能量、噪声以及信噪比的变化曲线.最后分析比较了该加密法与双随机相位加密法,得到该加密法与双随机相位加密法相比具有更高的保密性,而且解密图像的信噪比也不会因为引入像素置乱操作而降低.     

基于RGB图像传输的双随机相位加密隐藏技术

提出了一种通过彩色宿主图像隐藏双随机相位编码信息的方法.将需隐藏的原始信息,经双随机相位编码,压缩后按一定的编码规则隐藏在宿主图像(RGB图像)的低位.在提取隐藏图像过程中直接对携带隐藏信息的融合图像进行处理,不需要利用原始RGB宿主图像,且重构图像的质量较好,不受原始宿主图像的影响.在此基础上对因原始隐藏信息在编码、存储、传输过程中对融合图象和重构图象的影响做了分析,并在MATLAB环境中对分析结果做了模拟验证.结果表明,该方法可以得到非常好的重构图象.     

用多重菲涅耳衍射变换和相位密码板实现图像加密的技术

基于多重菲涅耳衍射变换和相位密码板,设计了一种新的图像加密计算方法.待加密的明文图像在多重离散菲涅耳衍射变换和相位密码板的共同作用下,变换为一个具有随机码特征的密文矩阵;衍射距离和相位密码板是主要的密钥.只有当所有密钥都正确时,才能成功地解密密文.结果表明,该加密算法能抵抗JPEG有损压缩、图像剪切、重度噪音污染和重采样等攻击,因此该法具有较强的鲁棒性;由于很难破解多重密钥,所以该算法具有极高的安全性.     

基于干涉原理的双图像加密系统

提出一种新的虚拟光学加密方法,该方法分3个步骤将两幅图像隐藏于3个随机相位板中。将两幅图像分别作为相位和幅度信息隐藏于一个复数场中,利用随机相位板作为参考光,并采用数字全息术将该复数场转换成平稳随机白噪声,利用干涉加密原理进一步将此白噪声储存于2个随机相位板中,从而将两幅图像信息隐藏于3个纯随机相位板中。该方法原理简单,无需进行迭代操作。计算机模拟结果显示:任何一个密钥错误,均无法得到原始图像的任何信息。同时,解密过程对系统中距离及波长等参数非常敏感,较大地提升了系统的安全性。     

双随机相位编码光学加密系统的唯密文攻击

针对双随机相位编码光学加密系统的安全性分析表明，该系统属于线性对称分组密码系统，其线性性质为安全性留下极大隐患.在唯密文攻击下，仅根据密文估计出物面波函数的“支撑”(support)，然后利用迭代相位恢复算法获得物面波函数(其振幅是明文信息)，再根据物面波函数与频域密文的关系可推导出频谱平面的解密密钥.由于估计出来的物面波函数的“支撑”相对于真实的物面波函数的“支撑”有一定的平移，使得恢复的物面波函数与真实的物面波函数之间无论在振幅上还是相位上都存在平移，导致用推导出来的解密密钥去解密其他密文时所获得的明文与原始明文之间存在明显平移.然而，可依照这一先验信息，将估计出来的物面波函数的“支撑”在物面内遍历，从而找到逼近真实解密密钥的解.利用此解密密钥去解密其他密文时获得更好的解密效果. 关键词： 光学信息安全 双随机相位编码 唯密文攻击 函数支撑     

基于相位恢复算法的单强度记录光学加密系统

在传统的双随机相位光学加密系统的基础上,提出一种新的单强度记录光学加密技术。在加密时,将原始图像置于4-f系统的输入平面上进行双随机相位光学加密,利用CCD等感光器件记录输出平面上的光强分布作为密文,该光学加密过程只需一次曝光,在解密时,利用相位恢复算法进行迭代计算就可以由密文恢复原始图像。由于解密过程采用数字方式,因此可以在解密过程中引入各种数字图像处理技术来抑制散斑噪声,进一步改善解密图像质量。通过一系列仿真实验,证明该光学加密系统可以实现对二值图像和灰度图像的光学加密,并且能够很好地抵御已知明文攻击、选择明文攻击等方法的攻击。理论分析和计算机仿真表明,该光学加密技术系统结构简单,实现方便,并且不易受到各种攻击,安全性较高。     

双随机相位加密中相息图的优化设计

采用基于记忆的模拟退火法对双随机相位加密中的相息图进行优化设计，并用该法分别对一 个二元图像和一个灰度图像进行了模拟实验.实验结果表明，在不增大设计冗余度的情况下 ，运用该方法可降低相息图和密钥的相位量化带来的误差，得到与原加密图像质量几乎相同 的解密图像. 关键词： 基于记忆的模拟退火法 双随机相位加密 优化设计     

利用附加密钥旋转在光学联合相关结构中实现多二值图像加密EI北大核心CSCD

在一种改进的光学联合变换相关加密系统中,将附加密钥改为圆形并提出了基于附加密钥旋转复用而实现多幅二值图像加密的方法。加密时,对于不同的待加密的图像,将附加密钥旋转至不同的角度,生成相应的联合功率谱。将这些得到的联合功率谱进行叠加,得到的复合联合功率谱即最终的密文。解密时,将附加密钥旋转至加密时所处于的对应角度,对复合联合功率谱进行解密,即得到相应的解密结果。理论分析和计算机模拟结果表明,解密结果对附加密钥的旋转角度非常敏感,因而该旋转角度可作为一个有效的参数来实现多图像加密。同时,也分析了加密图像的数量对于解密结果的影响。