基于矢量分解和相位截取Gyrator变换的图像加密

为了提高光学图像加密系统的安全性,采用了矢量分解和相位截取Gyrator变换进行图像加密。原始图像和随机相位函数叠加后做Gyrator变换,矢量分解将Gyrator变换域信息分解为一个随机相位函数和一个复函数。随机相位函数和复函数分别做不同变换角度的Gyrator变换后截取相位得到一个公钥和加密图像,截取振幅得到两个非对称相位密钥。进行了理论分析和数值验证,同时,设计了解密光学装置。结果表示:两个非对称相位密钥做为私钥,三个Gyrator变换角度做为额外密钥,这对增强系统的安全性是有帮助的。     

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。     

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.     

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。     

基于柱面衍射和彩色空间转换的单通道彩色图像加密

为了解决传统密码系统由于对称特性导致的安全性低的问题,提出了一种新的基于柱面衍射和彩色空间转换的单通道彩色图像加密方法。在加密过程中,首先将彩色图像变换为YCbCr4:2:0格式的单通道图像,然后经过两次柱面衍射和相位截断操作对图像进行加密。在解密过程中,将密钥与密文结合,经过两次柱面逆衍射后重建出彩色原图。由于柱面衍射过程是一个非对称的过程,此算法可以克服基于平面衍射的加密系统的对称特性,将其应用到基于相位截断的加密系统中可以进一步有效提高加密系统的安全性。仿真结果表明,该算法能够有效地对彩色图像进行单通道加密,不仅可以高质量地恢复原始彩色图像,而且加密系统具有较高的安全性。     

基于计算全息的串联式三随机相位板图像加密

本文提出一种串联式三随机相位板图像加密的新方法,该方法充分运用计算全息记录复值光场的特性以记录加密图像,在传统的双随机相位加密系统基础上,置人第三个随机相位板在输出平面上,对输出的计算全息图进行相位调制加密,引入了新的密钥,获得很好的双密钥效果!同时由于计算全息周再现的多频特性,解密须正确提取单元频谱,进一步提高了图像...     

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。     

基于QR码与级联Fourier变换的图像光学加密算法

为实现对多幅图像完成同步加密,并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力,提出基于快速响应码(QR)与级联分数阶Fourier变换的多图像光学加密算法。借助Logistic映射,获取随机掩码,联合Fresnel波带、Hilbert模型,构建调制掩码;引入复数理论,借助模板图像对第一幅明文实施处理,形成复数图像;采用分数阶Fourier变换,借助调制掩码,对复数图像实施处理,并基于相位-幅度截断机制,得到相位分布与密钥;再结合相位截断方法与分数阶Fourier变换,设计级联快速傅里叶变换(FFT)加密机制,通过调制掩码与相位分布,对剩余的多幅明文实施频域变换处理,输出融合幅度图像,并将其转换为对应的QR码;引入Gyrator变换,通过相应的光电装置,利用激光束对QR码完成干涉处理,得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术,本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力,在裁剪变换下,其复原图像的失真度更小。     

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。     

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。     

一类光学系统计算全息图像加密技术研究

基于分数傅里叶变换、菲涅尔衍射变换和两块相位密码板,设计了一种新的图像加密计算方法,待加密的明文图像在分数傅里叶变换、菲涅尔衍射和相位密码板的共同作用下,通过入射光照射生成一幅用户不能识别的计算全息图,只有当所有密钥都正确时,才能破解密钥,利用这种方法进行图像加密,使加密图像的密钥由目前的四重增加到五重,从而提高了图像系统的保密性能。     

基于混沌卷积的光学图像分块加密方法

基于分块压缩感知理论和随机卷积理论，提出了一种基于混沌卷积的光学图像分块加密方法。首先将图像分为大小相同的分块子图像，针对每个子图像，利用级联混沌系统生成混沌相位模板和混沌振幅模板，将子图像与混沌相位模板进行混沌卷积；然后利用混沌振幅模板进行混沌下采样，获得加密压缩后的分块图像；最后将各分块加密图像复原为最终的加密图像。该方法每个分块子图像具有不同的加密密钥，以提高算法的安全性，混沌卷积过程中采用分数傅里叶变换替代傅里叶变换，以增大密钥空间。对加密方法的抗噪声攻击性、抗裁剪攻击性、统计特性、密钥敏感性等进行仿真实验，结果表明了该方法的可行性和安全性。     

单通道彩色图像加密方案

设计了一种基于三相位编码的单通道彩色图像加密方法。将彩色图像转换到HSI空间,I分量即可作为相位编码的原始待加密图像;H分量可作为第1个相位,采用双图像加密算法对S分量加密后得到的相位,与H分量构成了对I分量加密的2个相位,第3个相位密钥是S分量加密后得到的相位与变换输出的相位之差。由于基于分数傅里叶变换(FrFT)的双随机相位编码技术具有很高的安全性,在增加一重相位编码后,进一步提高了安全性,在不知道密钥的情况下几乎不可能获得原图像信息,由此保证了彩色图像加密的安全性。模拟实验结果验证了该方法的有效性和安全性。给出了光学实现方案,基于该算法设计了多幅彩色图像的加密方案。     

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。     

基于球面波照射的非对称光学图像加密

为了克服基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统不能抵御已知明文攻击的缺陷,采用球面波的自带因子扰乱输入图像空间信息的方法实现图像的加解密,并通过理论分析和实验仿真进行了研究。结果表明,该方法既能抵御已知明文攻击和保持非线性特性,又能获得原系统加解密图像的效果,同时还能减少相位掩膜数量,简化系统设置。这一结果对于改进基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统的安全性是有帮助的。