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。     

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.     

基于离散分数随机变换的双彩色图像加密算法

该文基于离散分数随机变换和线性同余理论,提出一种单通道双彩色图像加密算法。输入的两幅RGB图像转换成相应的索引图像格式,其中一幅2维索引图像被编码为振幅部分,另一幅则被编码为空域相位掩模。分数域相位掩模由线性同余发生器 (LCG) 生成,并将彩色映射矩阵嵌入其中。引入光学幅相调制技术,在不增加光学元件的基础上实现了双彩色图像加密。离散分数随机变换的分数阶和线性同余函数的4个参数作为密钥提高了算法的安全性,对应所有密钥计算了输入图像和解密图像的均方误差。针对唯密文攻击,噪声叠加和抗裁剪性能分别进行了数值模拟,验证了该算法的可行性和有效性。     

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。     

基于光场调控和频移的多图像偏振加密方法

提出一种基于全矢量光场调控和傅里叶变换频移的多图像非对称偏振光学加密新方法。首先，多幅待加密图像经过随机相位调制、傅里叶变换和频移相位调制后相干叠加构成一幅复振幅光学图像；然后将其干涉分解成两块纯相位掩模，并编码加载到基于4F系统的全矢量光场调控系统中；最后全光调控矢量光场经过偏振片后输出振幅型加密图像和密钥，它们被CCD接收，实现多幅图像的并行加密。解密时，在正确密钥条件下，根据调控光场的全矢量分布与加密图像的关系获取多幅解密图像。偏振片旋转的任意角度和干涉分解得到的纯相位图像作为密钥，极大地提高了光学图像加密系统的安全性。此外，多幅图像加密为单幅振幅型加密图像，便于保存和传输，加密系统的加密效率得到极大提高。仿真实验验证了所提多图像加密方案的有效性和可行性，实验结果表明所提方法具有很高的安全性、抗噪性、抗剪切能力和抗选择明文攻击性，具有一定的应用前景。     

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。     

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。     

基于空域-分频域混合编码的光学图像加密

为了提高现有光学安全系统的安全性能,首次提出“空域-分频域(分数傅里叶域)”混合编码的光学图像加密方法。该方法对图像分别进行一次菲涅耳变换和分数傅里叶变换,并在图像的菲涅耳域和分数傅里叶域上分别利用随机相位版施行相位编码。在加密过程中,上述两次变换的参数均可以设计成密钥．波长因子也可以引入加密过程,这样系统密钥被设计在两个不同的变换域上,提高了系统的安全性能。计算机仿真试验表明,该加密方法能够成功实现图像的加密和解密,系统对密钥参数十分敏感．非授权认证方在不知道密钥参数的情况下几乎不可能对加密图像正确解密。     

基于螺旋相位变换和广义Fibonacci混沌的光学图像加密

为了解决光学加密技术中混沌序列分布不均匀,抗选择明文攻击能力弱以及菲涅尔域双随机相位编码系统对第1个衍射距离不敏感等问题,该文基于螺旋相位变换和新型广义Fibonacci混沌系统,提出一种光学图像加密算法。在菲涅尔域的双随机相位编码中对明文图像进行相位编码和螺旋相位变换,克服系统对第1块随机模板和衍射距离不敏感的缺陷,提高光学密钥敏感性。添加安全图像与明文进行加权干涉,进一步提高光学密钥敏感性和密钥维度。构造可产生均匀混沌序列的广义Fibonacci混沌系统生成随机模板,解决密钥体积过大分发传递困难问题,克服Logistic混沌分布不均匀的缺点,提高密钥传输效率及密钥敏感性。同时用明文哈希值SHA-256生成混沌初值和螺旋相位变换参数,使得密钥流随明文自适应变化,达到“一次一密”的效果,提高算法抵抗选择明文攻击能力和明文敏感性,雪崩效应更强。实验对比表明该算法明文及密钥敏感性高,密钥空间大,鲁棒性好,能有效抵御各种攻击,是一种高安全性的光学图像加密方法。     

Visual Cryptography Based on an Interferometric Encryption Technique

This paper presents a new method for a visual cryptography scheme that uses phase masks and an interferometer. To encrypt a binary image, we divided it into an arbitrary number of slides and encrypted them using an XOR process with a random key or keys. The phase mask for each encrypted image was fabricated under the proposed phase‐assignment rule. For decryption, phase masks were placed on any path of the Mach‐Zehnder interferometer. Through optical experiments, we confirmed that a secret binary image that was sliced could be recovered by the proposed method.     

基于差异混合掩码与混沌Gyrator变换的光学图像加密算法

为了提高光学加密技术的抗选择明文攻击能力与未知攻击下的解密质量,该文设计了基于差异混合掩码与混沌Gyrator变换的光学图像加密算法。将输入明文转换成相应的快速响应码;考虑明文特性,根据Logistic映射,生成一个混沌相位掩码;同时,联合径向希尔伯特与波带片相位函数,将其与混沌相位掩码融合,构建了混合相位掩码;随后,利用明文图像迭代Logistic映射所输出的随机序列来计算Gyrator变换的旋转角度,结合混合相位掩码,对快速响应码进行调制,形成Gyrator频谱;引入等量分解技术,将Gyrator频谱分割为两个分量,并设置不同的阶数,形成两个差异螺旋相位掩码;利用奇异值分解(SVD)方法,将其中一个Gyrator频谱分量进行处理,并联合两个差异螺旋相位掩码,分别对其相应的正交矩阵进行编码;最后,通过组合编码后的正交矩阵与对角矩阵,基于可逆SVD技术,输出加密密文。理论分析了所提算法抵抗明文攻击和裁剪攻击的能力,以及加密结果针对密钥变化的敏感性水平。实验结果验证了所提算法拥有良好的安全性能。     

Scalable user-friendly image sharing

Image sharing addresses a fault-tolerant protection mechanism for important images. In a typical image sharing scheme, the generated shadow images usually have a noise-like appearance that conceals the secret image completely, but this makes them difficult to identify and manage. This paper proposes a scalable user-friendly image sharing scheme in which each generated shadow image looks like a shrunken replica of the original image. The scheme provides an easy-to-identify interface for managing the shadow images. Compared with previous user-friendly image sharing schemes, the proposed method can reconstruct the original image without any loss and still has the small-size shadow images. A notable feature is that the qualities of generated shadow images are scalable in the proposed scheme, which allows the quality of the shadow images to be adjusted according to the requirements of diverse applications.     

Multiple-image encryption based on chaotic phase mask and equal modulus decomposition in quaternion gyrator domain

In order to transmit multiple-image synchronously, this paper introduces an encryption algorithm by combining equal modulus decomposition with quaternion gyrator transform. Firstly, each color image is encoded into a quaternion-valued matrix for a holistic processing. With the chaotic random phase mask, the quaternion gyrator spectrum is obtained. It is subsequently split into a complex-valued interim matrix and the equal modulus decomposition is performed to enhance the security, where the spectrum is divided into two complex-valued masks. Thereafter, the two set of phase masks are respectively superimposed and followed by gyrator transforms. Finally, a real-valued matrix is constructed as the final ciphertext image by splicing the real and imaginary parts together. The phase masks that are generated using the chaotic and real-valued ciphertext are convenient to storage and transmission. Moreover, the initial conditions are closely related with the plaintext images, which makes the cryptosystem achieve high security. Numerical simulations are made to demonstrate the reliability of the proposed cryptosystem.     

基于马赛克技术的秘密图像共享

在传统的秘密图像共享算法中,通常产生类似噪声的影子图像,极易引起攻击者的注意。针对这一问题,文中根据马赛克技术提出了一种产生有意义的影子图像算法。通过图像相似度的比较,可将秘密图像共享到载体图像中,得到含有秘密图像信息的马赛克图像。然后采用可逆信息隐藏的技术将图像块的位置序列隐藏到马赛克图像中,得到完整的影子图像。通过文中所提算法产生的影子图像,既可避免攻击者的注意又能恢复出无损的秘密图像。     

A Steganography-Based Optical Image Encryption System Using RGB Channel Integration

An optical image encryption system with adaptive steganography using red, green, and blue (RGB) channel integration is proposed. The optical image encryption system employs a double random phase encoding algorithm to encrypt and decrypt color images. The RGB channel in a color image is first integrated into a large grayscale image. Then the integrated image is encrypted by two random phase masks. The secret data is then embedded into the encrypted image with a specific hiding sequence generated by the zero-LSB (least significant bits) sorting technique which is a content-dependent and low distortion data embedding method. Experimental results show that the proposed method has a good performance in both hiding capacity and decrypted image quality.     

基于Logistic映射和超混沌的自适应图像加密算法

为了实现对图像信息的有效保护,提出了一种基于Logistic映射和超混沌系统的图像加密算法.该算法主要思想是利用Logistic映射产生的混沌序列对明文进行像素置乱并结合超混沌以及图像自身的像素分布特征,对不同的像素点进行不同方式的像素灰度变换.仿真实验和安全性分析表明,该算法具有较高的安全性,拥有较大的密钥空间且对密钥具有相对较高的敏感性,同时实现了＂一次一密＂的加密目标,可以有效地抵御穷举攻击、统计攻击以及选择明文攻击等.