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。     

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。     

基于联合变换相关器和矢量分解的图像加密方法

为了提高基于联合变换相关器(JTC)的加密方法的 抗攻击能力,提出了一种基于 JTC和矢量分解的图像加密方法。在加密过程中,通过计算机预处理, 先将待加密图像进行了基于干涉原理的矢量分解,再利用基于JTC的 光学加密系统进行图像加密并记录加密图像。解密时,通过其中一个密钥解密联 合功率谱得到一幅纯相位图,再与另一个与明文相关的密钥进行相干叠加得到相 应解密结果。本文加密系统易于实现,通过矢量分解增加了一个与明文相关的密钥, 破坏了加密图像和原始图像间的线性关系,有效地提高了系统安全性。仿真实验 结果和分析验证了本文加密方法的可行性和安全性。     

随机偏振光学加密算法的加密及解密特性分析

为了阐明随机偏振模板在光学加密系统中的作用,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,进行了在双随机偏振光学加密系统中偏振模板的特性参量对系统加密效果及解密误差的影响的理论和仿真分析;对比了随机相位模板和随机偏振模板对光学加密系统加密效果及解密误差的不同影响。结果表明,加密方面,采用随机偏振模板或随机相位模板均能生成平稳白噪声分布的密文,但是偏振模板有两个构造参量,密钥空间更大;解密方面,系统对相位模板以及偏振模板中不同参量的解密敏感性有一定差异,随机偏振加密具有更高的应用灵活性。该结果对理解相位及偏振编码光学加密系统的本质属性及设计安全性更高的光学加密系统有一定的帮助。     

利用数字全息和相位恢复算法实现信息加密

提出了一种基于数字全息技术和相位恢复算法的信息加密方法。运用相位恢复算法得到数字全息图的纯相位频谱分布,实现了对全息图的加密;对纯相位频谱分布实施逆傅里叶变换(IFT)则可以得到解密后的全息图。利用菲涅耳近似法和卷积法对解密后的全息图进行数字重构得到了再现像。该加密方法区别于常用的随机相位加密方法,不再需要制作随机相位板。实验结果表明,该加密方法既适用于对二维图像加密,也适用于对三维物体进行加密。     

基于数字全息和混沌随机相位编码的双图像加密

为了提高图像的加密效率,提出了一种基于三步 相移数字全息和混沌随机相位编码的 双图像加密方法。两幅图像分别作为振幅部分和相位部分被编码为一幅复数图像,该复数图 像被置于物光路中不同位置处的两块混沌随机相位板编码后与参考光进行干涉,从而将两幅 图像的信息隐藏于三幅全息图中。在该方法中,混沌系统的初值和控制参数取代随机相位板 做密钥,使密钥的管理和传输更为便捷。此外,衍射距离和入射波长也可作为解密过程中的 密钥,使该方法的安全性得以进一步提高。计算机模拟结果表明,任何一个密钥错误时,都 不能解密得到原图像的任何有效信息。此外,该方法对噪声攻击和剪切攻击具有较强的鲁棒 性。     

基于衍射光学器件的光学图像级联加密系统

提出基于衍射光学器件的光学图像级联加密系统.一般来说,一个n级系统可由n个透镜串联组成.经过优化设计的衍射光学元件如相位板等相应的放置在系统的空间域和频谱域.当系统在平面波照明下,便能在输出平面获得解密图像.这些衍射元件可通过级联迭代傅里叶变化算法设计.计算机模拟结果显示,算法具有很快的收敛速度,而且所应用于的系统的级次越多,相应的收敛速度越快.级联系统能够高质量的恢复原始图像,使之与原始图像的均方差小于5×10-30.采用密钥共享方案,级联系统可以用作多用户系统,这样能使安全性明显提高.     

多图像光学隐藏的菲涅尔变换方法

提出了利用菲涅尔变换实现多图像隐藏的相位调制系统.该系统能够通过所设计的纯位相板,从单一载体图像中恢复出多个秘密图像.计算机模拟结果验证了在不同复用容量下迭代算法的有效性.借助于增加衍射级和引入微调量的方法,提高了系统性能.对系统的安全性作了讨论.     

编码衍射图样的相位检索

经典的迭代相位检索方法具有抗噪性能差、不 能收敛到全局最优解等缺点;而基于相位割(PC)的最优化相位检索技术通过精确的分离振幅 和相位变量, 将相位检索问题转化 为二次约束的凸规划问题,理论上可以保证在相差全局相位因子条件下收敛到全局最优解。 本文提出用更结构 化和更“很少随机的”的三元与八元掩膜编码衍射图样(CDP),求解PC以获得丢失的 相位。模拟实验首先测试 一维复信号,分别比较不同掩膜重构的成功率。其次,比较它们对二维分子图像的重构结果 。实验结果表 明,本文方法可以获得比传统的基于二元掩膜的方法更好的重构结果。将恢复的相位分 布加载到所搭 建的基于Si基液晶(LCOS)的光学重构系统中,产生的CDP证明了所提方法的正确性。     

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.     

彩色图像超复数空间的自适应水印算法

 针对彩色载体图像,本文提出了一种超复数频域的自适应水印算法,它首先对彩色载体图像进行快速超复数傅氏变换,在超复数频谱实部选择合适频段的基础上,再利用人类视觉系统对彩色载体图像的纹理、边缘和亮度的掩蔽特性,对选择的频段赋予不同的掩蔽强度而嵌入水印,从而在超复数频域内实现了一种彩色载体图像自适应的水印算法.实验结果表明,通过彩色图像的自适应掩蔽,大大提高了超复数频域水印算法的不易感知性和鲁棒性,且抗攻击性能也优于无自适应掩蔽的超复数频域水印算法;和现有文献的比较结果验证了本算法的这些优越性.     

基于密钥图像的加密技术

基于密钥图像的加密技术主要采用自然图像的傅立叶变换的相位作为密钥,并和另一幅图像的相位谱(phasespectrum)进行相加,实现图像加密。研究发现,用该密钥同时对两幅以上图像进行加密时,则用独立变量分析法可有效分离出密钥或原图像。本文提出一种相位调制(modulate0)方法,可有效保护密钥,确保加密图像的安全性。     

基于非对称密码系统的多图像加密算法

基于变形分数傅里叶变换提出一种非对称光学图像加密算法。在光学系统中,引入非线性相位截断策略消除了线性对称密码系统存在的安全隐患。幅相调制技术结合相位截断运算实现单通道多图像加密,通过重复使用一组光电混合设备,5幅图像被加密为一个实值密文。相位保留运算产生与原始图像相关的4个私钥,变形分数傅里叶变换的分数阶次和4个私钥增大了算法的安全性。数字模拟结果验证了该算法的可行性和有效性,加密和解密图像的均方误差分析了所有密钥的安全性。     

Optimization of packetization masks for image coding based on an objective cost function for desired packet spreading

In image communication over lossy packet networks (e.g., cell phone communication), packet loss errors lead to damaged images. Damaged images can be repaired with passive error concealment methods, which use neighboring coefficient or pixel values to estimate the missing ones. Neighboring image data should, thus, be spread over different packets. This paper presents a novel robust packetization method for the transmission of image content in lossy packet networks. We first define novel criteria for a good packetization. Based on these properties, we propose a cost function for packetization masks. We then use stochastic optimization to calculate optimal packetization masks. We test our packetization technique on both wavelet coding and DCT coding. Compared to other packetization techniques, we are able to achieve the same or better mean quality of the reconstructed images but with less fluctuation in quality, which is important for the viewer experience. In this way, we significantly increase the worst case quality, especially for high packet loss rates. This leads to visually more pleasing images in case of a passive reconstruction.