基于超混沌和Gyrator域相位信息复用的光学多图像认证方法

针对光学多图像认证方法中,多路复用图像中的串扰噪声,以及不同认证级别下的信息安全问题,提出了一种基于超混沌振幅型掩模和Gyrator变换域下相位信息复用的光学多图像认证方法。利用分数阶超混沌Rabinovich系统构造超混沌随机振幅掩模;基于改进的Gerchberg-Saxton算法对原始图像进行低级或高级编码,利用超混沌掩模作为振幅约束,迭代获得目标图像,并将得到的N个目标图像编码成复合图像;再次通过Gerchberg-Saxton迭代将复合图像转化为两个便于传输的纯相位掩模。实验结果表明:在认证过程中,不同安全级别的用户拥有各自的认证密钥,低级认证过程中可以通过检索图像与原始图像的非线性相关峰值,判断认证图像的正确性,而高级认证过程中则可以获得与原始图像相似度较高的认证图像,峰值信噪比和相关系数分别可达25.2817 dB和0.9844。所提方法对遮挡攻击和噪声攻击具有良好的稳健性,为多幅图像在不同级别下的光学认证提供了新的思路。     

基于多混沌系统的双图像光学加密算法

为了扩展双图像光学加密算法的密钥空间,克服双随机相位加密系统中随机相位掩模作为密钥难于存储、传输和重构的问题,突破传统图像加密的研究思路,提出了一种基于多混沌系统的双图像加密算法,构造了光学加密系统。系统增加混沌系统参数作为密钥,利用混沌加密密钥空间大和图像置乱隐藏性好的特点,构建基于Logistic混沌映射的图像置乱算法,利用Kent混沌映射生成的伪随机序列构造出一对随机相位掩模,分别放置在分数傅里叶变换光学装置的两端,图像经加密系统变换后得到密文。数值仿真结果表明,算法的密钥敏感性极高,能够有效地对抗统计攻击,具有较高的安全性。     

基于离散余弦变换与二维Ushiki混沌的图像加密

提出了一种基于离散余弦变换与混沌随机相位掩模的图像加密方法。起密钥作用的两块混沌随机相位掩模由二维Ushiki混沌系统生成,Ushiki混沌系统的初值和控制参数可以替代随机相位掩模作为加解密过程中的密钥,因此便于密钥管理和传输。通过对密钥敏感性、图像相邻像素间的相关性、抗噪声攻击及抗剪切攻击等分析表明,图像加密方法具有较强的抵抗暴力攻击、统计攻击、噪声攻击和剪切攻击能力。     

基于菲涅耳全息图和离散余弦变换的“盲数字水印”技术

基于光学菲涅耳全息图和相位密码板,结合离散余弦变换,设计了一种新的正实值编码的“盲数字水印”计算方法.相位密码板是多个点光源的菲涅耳衍射光场的相角之和,原始水印图像在其菲涅耳衍射域中与通过相位密码板的参考光作相干叠加,形成菲涅耳全息图;之后将其嵌入到原始宿主图像的离散余弦变换中,同时将此叠加水印信息的原像素值用其邻近的原像素均值来替换;通过作逆离散余弦变换,获得了已嵌入水印信息的正实数值的目标图像;通过对载有水印信息的目标图像作逆运算,从中提取了原始水印图像.数值计算结果表明：该水印计算法对JPEG有损压缩、剪切、噪音污染和重采样等攻击,具有很强的鲁棒性.由于本算法属“盲数字水印”技术,以及水印信息的灵活嵌入和多重密钥（衍射距离、多个点光源位置等）的随意选择,从而使该算法具有很高的安全性和实用价值.     

基于QR码和Schur分解的双彩色盲水印算法

针对大多数盲水印算法不能抗旋转攻击及鲁棒性差的问题,提出一种将彩色QR码作为水印嵌入彩色宿主图像的强鲁棒性盲水印算法。算法基于Arnold变换对彩色QR码分通道置乱加密并归一化,将水印信息嵌入到彩色载体图像对应通道经小波变换和分块Schur分解后酉矩阵的系数差中。实验结果表明该算法具有较强的鲁棒性,能够抵抗任意角度的旋转攻击,且对裁切、JPEG压缩、高斯噪声、椒盐噪声、中值滤波、对比度增强等攻击具有较强的抵抗能力。算法在提取水印过程中不需要任何原载体图像相关信息,属于盲水印算法,在数字产品版权保护中具有较大的实际实用价值。     

基于矢量运算和副像相位掩模的遥感图像加密技术

针对遥感图像及彩色图像传输过程中的信息安全问题,提出了一种利用矢量运算和副像相位掩模对彩色遥感图像加密的方法.在加密过程中,利用光学相干叠加原理将原始图像矢量分解,并叠加到R、G、B三个通道上的两个相位板当中;然后,使用副像相位掩模在菲涅尔域中双随机相位编码对其中一个相位板加密;最后,利用两个随机矩阵的Kronecker积对编码图像进行进一步随机化处理,实现彩色遥感图像的多级加密.实验结果表明:该算法的密钥敏感度高,在强度系数小于0.04的高斯噪声攻击和统计分析攻击下具有良好的稳健性;密文能够抵御选择明文攻击,相比于传统的双随机相位编码算法具有更强的安全性.解密遥感图像的峰值信噪比和相关系数可达31.92dB和0.9888.该加密方法为大量相同尺寸遥感图像的加密提供了新的思路.     

基于双混沌置乱和扩频调制的彩色图像盲水印算法

提出了一种新的适应彩色图像的盲水印算法,先对宿主图像的绿色分量以8×8像素分块进行离散余弦变换(DCT)变换,用logistic映射生成两个混沌序列,然后用混沌序列置乱加密二值水印图像,并用两个互不相关的伪随机序列扩频调制水印,最后将调制好的水印嵌入到DCT变换域的中频子带系数上,进行分块DCT反变换得到水印化图像.提取水印时,通过比较两个伪随机序列和水印化图像的相关性大小来提取水印,不需要原始图像的参与,为盲提取水印算法.实验结果证明本文算法能有效地抵抗JPEG压缩、加噪、剪切等常见攻击,绿色分量嵌入水印比红色和蓝色分量嵌入水印能更好地抵抗JPEG压缩的攻击.     

基于PSNR-NC函数优化和非抽样双树复小波变换的自适应多重水印算法

针对多重水印信息的有效嵌入和提取,提出了一种基于峰值信噪比-归一化相关系数函数(PSNR-NC)优化和非抽样双树复小波变换的自适应多重水印算法。该算法首先利用PSNR-NC函数来确定水印的最佳嵌入位置,其次通过非抽样双树复小波变换-奇异值分解(UDTCWT-SVD)算法将多个相互独立的水印信息嵌入到彩色宿主图像中,最后通过水印提取算法在含水印图像中提取多重水印,有效实现了多个版权信息的嵌入和提取。实验结果表明,嵌入水印图像具备良好的不可见性,所提算法对常见的图像处理攻击,特别是在抵抗JPEG压缩、噪声攻击和滤波攻击方面表现出较强的鲁棒性。     

半色调编码计算全息图的数字水印方法

提出一种新的基于信息光学的数字水印方法。该方法将水印信息隐藏于半色调编码的计算全息图之中。通过相位复原技术将需隐藏的水印信息编码为相位函数嵌入在复波前中,其振幅定义为宿主图像,通过计算全息记录复波前并对全息图进行半色调编码完成水印信息的嵌入。水印的提取过程只需对含有水印信息的半色调图像进行光学或数字的傅里叶变换即可完成。并给出了算法有效性的理论分析和仿真实验结果。结果证明这种水印技术对于各种数字图像处理操作具有很高的稳健性,且半色调编码图的二值特性使嵌入水印具有很强的抗打印、抗复印、抗扫描的能力。     

基于多元频域变换与几何校正的彩色图像水印算法

提出了多元频域变换与几何校正机制的彩色图像水印算法。对重力模型进行改进,实现水印信息的加密,利用四元变换处理处理载体图像的最大中心区域,获取其相位与幅度信息;设计水印嵌入机制,将水印信息植入到四元变换的幅度中,借助逆变换,输出水印图像;引入四元小波变换处理水印图像的训练样本,获取其四元小波变换系数训练支持向量机,完成水印图像实现准确的几何校正;利用四元变换,建立水印提取机制,复原水印图像。测试数据表明:与当前图像水印方案相比,所提算法能够准确校正几何失真图像,具备更高的鲁棒性与抗盲检测能力。     

基于二值化计算鬼成像的盲水印方法

提出了一种基于二值化计算鬼成像的盲水印方法.首先将水印图像经计算关联成像加密系统加密,并将加密数据二值化,然后将其隐藏到宿主图像的离散余弦变换域,实现水印信息的嵌入.水印信息的提取和重建是隐藏和加密的逆过程,分别借助提取密钥和解密密钥获取水印信息.仿真实验证明,该方法具有很好的隐蔽性,在嵌入因子α=10时,嵌入水印仍具有较好的不可感知性,含水印图像的峰值信噪比在38 dB以上;另外,该方法也具有一定的容错能力,提取的加密数据错误率达20%时,重建的水印信息仍能分辨和识别;与传统的计算鬼成像相比,加密数据的二值化为水印嵌入提供了方便,但是并未对重建图像带来严重恶化,其相关系数相差不足0.1;水印信息的提取无需借助原始宿主图像,是一种盲提取方法.     

基于级联分数傅里叶变换系统的数字水印技术

提出一种基于分数傅里叶变换和随机相位编码的光学加密数字水印技术,可成为一种信息隐藏及保护的有效方案.该数字水印技术对于噪音叠加和常见的图像处理操作具有较强的稳健性.该技术根据光学级联分数傅里叶变换系统,利用两个随机相位分布函数对水印信息编码并经过迭代分数傅里叶变换嵌入到变换域的载体图像中.在水印检测和提取过程中,两个相位分布函数作为密钥.随机相位编码技术的引入,进一步提高了数字水印系统的密钥空间.增强了系统的安全性.该数字水印技术基于光学分数傅里叶变换原理,可以利用光学变换系统方便地实现.     

基于Contourlet变换域的自适应量化索引调制数字图像水印算法

提出了一种新的基于Contourlet变换域的自适应量化索引调制数字图像水印算法.原始二值水印经过扩展置乱、降维和伪随机序列加密,嵌入到宿主图像经Contourlet变换后的低通子带系数中.根据低通子带能量分布特性,对分块低通子带的最大奇异值采用自适应量化索引调制,实现水印嵌入.实验结果表明,该水印算法不仅对嵌入的水印具有良好地视觉保真度,而且对JPEG压缩、低通滤波、加性噪声、重采样、剪切等多种攻击具有很强的稳健性.同时采用量化嵌入策略,水印提取时不需要宿主图像,即可实现水印网像盲提取.     

一种应用相息图对灰度图像信息进行隐藏的方法

一幅灰度图像的相息图被隐藏于一幅宿主图像中,该相息图是采用基于相息图迭代的双随机相位加密技术得到的.由于采用仅含有位相信息的相息图作为待加密灰度图像信息的载体,因而与隐藏图像同时具有振幅和相位信息的情况相比较,需要隐藏的信息量大大降低,从而可在对宿主图像影响较小的情况下,提高提取信息的质量;并可有效地提高信息提取时的光学效率,并且对二元图像信息的隐藏也同样适用.水印图像的剪切对隐藏信息提取质量的影响也被分析,模拟实验结果证明了所采用方法的有效性. 关键词： 灰度图像 相息图 信息隐藏     

一种应用相息图对灰度图像信息进行隐藏的方法

一幅灰度图像的相息图被隐藏于一幅宿主图像中，该相息图是采用基于相息图迭代的双随机相位加密技术得到的.由于采用仅含有位相信息的相息图作为待加密灰度图像信息的载体，因而与隐藏图像同时具有振幅和相位信息的情况相比较，需要隐藏的信息量大大降低，从而可在对宿主图像影响较小的情况下，提高提取信息的质量；并可有效地提高信息提取时的光学效率，并且对二元图像信息的隐藏也同样适用.水印图像的剪切对隐藏信息提取质量的影响也被分析，模拟实验结果证明了所采用方法的有效性.     

基于FC-DenseNets-BC神经网络的光学水印重建方法

提出了一种基于深度学习的光学水印重建方法,通过双随机相位加密的方法实现水印的加密,并将加密图像嵌入到宿主图像中,然后利用原水印图像与含水印宿主图像之间的物理关系,训练改进的神经网络FC-DenseNets-BC,得到可以重建原水印图像的网络模型.在传统光学水印技术中,含水印宿主图像质量和解密水印图像质量依赖于嵌入强度的...     

基于叠层衍射的数字水印算法研究

基于叠层衍射成像原理提出了一种新的衍射数字水印算法:叠层水印. 通过双随机相位编码和探针, 实现对水印图像的分块加密, 密文经过衰减处理, 加载在振幅型宿主图像的空域上, 伪探针记录下宿主图像, 并加载到传输图像的相位上. 模拟实验结果表明: 首先, 叠层水印可以很好地提取水印图像的振幅、相位信息. 其次, 叠层水印可以解决水印不可感知性与密文信息提取质量之间的矛盾. 最后, 通过鲁棒性研究验证了: 叠层水印具有很好的抗噪声和抗剪切能力, 并且可以通过增加探针的数目和交叠率进一步提高其鲁棒性, 并给出其在GIF图像上的应用.     

提升小波变换和混沌加密的数字声频水印

提出了一种提升小波变换和混沌加密的数字声频水印算法.先对声频信号进行提升小波变换,通过修改提升小波变换系数的统计平均值来实现同步码和水印信息的嵌入,利用听觉掩蔽阈值来自适应确定最佳嵌入强度,以保证嵌入隐藏信息对人耳的不可感知性;为了改善水印的安全性,采用改进logistic混沌映射产生密钥序列对隐藏信息进行加密.实验结果表明:与传统的傅里叶变换、余弦变换、小波变换的声频水印方案相比,本文方法具有更好的不可感知性和安全性,且能够更加有效地抵抗各种常见信号处理攻击.     

基于混合相位掩码与Gyrator小波变换的光学图像加密算法

为了提高密文的安全性,设计了基于混合相位掩码与Gyrator小波变换的光学图像加密算法。基于Logistic映射,利用明文像素对其迭代,生成一个随机相位掩码,引入Fresnel波带与Hilbert相位函数,获取二者对应的相位掩码,通过对这三个相位掩码进行组合,形成一个混合相位掩码,对输入明文进行调制处理;联合Gyrator变换与小波变换,构建Gyrator小波变换机制,根据明文像素迭代Logistic映射所输出的混沌序列来计算其旋转角度,获取明文Gyrator频谱对应的4个子带;对这些子带进行位置复用,借助幅度-相位截断技术,获取相应的密文与相位信息,而相位信息则视为解密密钥,以准确复原明文。实验数据表明:与当前非对称光学加密机制相比,所提算法具有更高的密文安全性与抗明文攻击能力。     

利用QR码在光学干涉多图像加密系统中实现信息高质量恢复

为了解决解密图像之间的串扰噪声,在基于干涉原理的多图像加密系统中引入了快速响应矩阵(QR)码。该光学加密系统加密过程使用计算机进行数字运算实现,而解密过程可以使用数字实现,也可以使用光学方法实现。加密时多组原始信息首先被转换为相应的QR码,然后多组QR码被解析地隐藏于两个纯相位板中。解密时,使用相干光照射两个纯相位板,并通过分束镜使二者的衍射光场进行叠加,再经不同的衍射距离后所得的衍射强度即为解密图像,把得到的几组解密图像直接用智能手机进行扫描,即可完全恢复原始信息。相较于原来的基于干涉原理的多图像加密方法,该加密方法成功地解决了串扰噪声问题,实现了信息的高质量恢复。计算机模拟结果证实了该方法的有效性,也分析了对裁剪和噪音攻击的稳健性。