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。     

非线性JTC光学图像加密系统及其消噪音和抗攻击特性研究

分析联合变换相关器(JTC)光学加密系统解密图像噪音大、质量差的原因,提出一种非线性JTC光学加密系统。将JTC加密图像除以密钥功率谱作为新加密图像。一方面,新加密图像能够消除密钥傅里叶谱振幅分布不均匀引起的噪音,提高解密图像质量。仿真结果表明,Lena图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数可由0.4104增加到0.7190,均方根(RMS)从0.8154减小到0.7089。二值文本图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数由0.8458增加到0.9785,RMS从0.6887减小到0.4583;另一方面,新加密图像能抵御唯密文攻击(COA)算法的攻击,仿真结果表明,利用COA算法能从JTC加密图像恢复出高质量的原始图像信息,但不能从新加密图像恢复出任何原始图像信息,有效提高JTC加密系统的安全性。     

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。     

基于相位截断的非对称加密系统安全性的分析与改进

根据傅里叶迭代算法原理,对一种基于相位截断傅立叶变换的非对称加密系统的安全性缺陷进行分析,结果表明该系统不能抵抗傅里叶迭代算法的攻击,提出了一种改进的非对称加密系统;对改进系统进行了安全性分析和实验仿真.理论分析和实验仿真结果表明,改进系统克服了原系统不能抵御傅里叶迭代算法攻击的缺陷,而且能保持非线性特性,具有更高的安全性.     

基于基本光学单元的分数傅里叶变换算法

提出两种分数傅里叶变换数值计算新方法。本文用分数傅里叶变换描述信息在光学系统中的传输过程 ,分别基于分数傅里叶变换与菲涅尔变换之间联系和基于基本光学单元 (薄透镜及其组合 )实现分数傅里叶变换。该算法与光传输物理过程有着直观的联系 ,计算时光学系统的焦距、距离等参数可调。避免了传统算法中“变换核”等复杂计算 ,便于计算复杂光路和缩短计算时间。以三种飞机 (及字符 )光学模式识别实验为例 ,给出了空域 -频域变换混合光路的计算流程与结果     

基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密方法

为避免数字图像传输过程中受到密文攻击被破解与复制，提出基于混沌Gyrator变换与压缩感知的光学图像加密方法，利用Logistic映射迭代明文图像，使用Gyrator变换的光学结构加密压缩后的明文图像，并采用开关中值滤波消除加密图像的噪音。实验结果表明：使用本方法处理后的12幅激光图像在攻击发生时对应的相关系数更小，均≤0.028,且加密后图像的像素灰度级频率大致维持在250上下，分布相对最为均匀，证明该方法相对更能有效抵抗选择密文攻击和唯密文攻击，且加入消噪处理后更能显著提升加密图像的加密性能。     

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。     

利用冗余数据在衍射加密系统中实现二值图像无损恢复

提出了一种基于光学衍射的二值图像加密方法。该方法仅需记录单幅衍射强度图像,加密过程避免了干涉装置,提高了记录效率,且单幅密文的传输更为方便。在加密前,先提取原始二值图像的冗余数据作为密钥保存,再使用光学衍射图像加密方法对原始二值图像加密,得到的衍射强度图像即为密文。解密时使用相位恢复算法进行迭代运算,把先前提取的冗余数据作为输入平面的部分振幅支撑,使算法能够快速收敛,从而完全恢复明文。计算机模拟结果证实了该方法的有效性,也分析了其对剪切和噪音攻击的稳健性。     

非对称光学图像加密系统的已知公钥攻击

为了破解基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统,提出一种已知公钥的攻击方法,并通过理论分析和实验仿真进行了研究。结果表明,在已知公钥的攻击下,攻击者可通过获取通用解密密钥恢复基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统的明文,并取得了较好的破解效果。在整个攻击的实施过程中,除了公开的加密密钥,无需额外的资源,同时攻击难度大大降低,因此更具实际意义。     

信息安全中的光学加密技术

光学加密技术作为一种新的加密手段,近年来得到了快速发展,成为现代加密技术的重要研究内容之一.简要概括光学加密技术的产生和发展过程.就影响较大的几种光学加密技术,如双随机相位编码方法、基于分数傅里叶变换的加密方法、基于菲涅耳变换的加密方法、基于联合变换相关器的加密系统、利用离轴数字全息的加密系统和利用相移干涉技术的加密系统以及基于相位恢复算法的加密技术等作了分类评述和讨论.介绍各种加密方案的技术特点和实现方法,讨论实际应用中尚存在的问题,并对其应用前景作了进一步阐述.     

基于灰度图像二值编码的JTC多图像加密系统

针对联合变换相关器(JTC)多图像加密系统对于加、解密灰度图像时,解密图像质量不理想的问题,利用前期提出的一种灰度图像二值编码方法,设计了一种基于灰度图像二值编码的JTC多图像加密系统。该系统将灰度多图像的加、解密问题转化为二值多图像的加、解密问题,可有效抑制加、解密过程中产生的非饱和噪音,提高图像解密质量。仿真结果表明,相同条件下在基于螺旋相位模板拓扑荷数复用的JTC多图像加密系统中使用灰度图像的二值编码图像进行加、解密相对于直接加、解密灰度图像,其相关系数值有显著提升,再使用中值滤波抑制解密图像中的饱和噪音,可进一步提高解密图像质量。     

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。     

On the security of multiple Huffman table based encryption

Recently, an encryption algorithm using multiple Huffman tables was proposed to protect multimedia content. Since the encryption operation can be efficiently implemented, its speed is several times faster than AES (Advanced Encryption Standard) or any known stream ciphers. In this paper, the security of this algorithm will be analyzed in detail. It is shown that the key is recovered with one ciphertext and the corresponding plaintext consisting of about 10 blocks of symbols by known-plaintext attack or with thousands of ciphertexts by ciphertext-only attack.     

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。     

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。     

基于海明校验优化二值编码的联合变换相关器加密系统

针对基于灰度图像二值编码的联合变换相关器(JTC)加密系统抗饱和噪音干扰能力差、解密图像质量有限的问题,提出了一种基于海明校验的灰度图像二值编码优化方法,并利用该方法设计了基于海明校验优化二值编码的JTC加密系统。该加密系统利用海明校验在解码过程中对因饱和噪音产生的错误进行纠正,从而有效消除了解密图像中的饱和噪音,提高了解密图像质量。加、解密仿真结果表明,海明校验优化后,解密图像与原始图像的相关系数(CC)由0.8237提高到0.9383,解密图像质量显著提高。