利用Gyrator正则变换实现环形激光阵列的Talbot效应

本文对环形激光阵列的Talbot效应进行了研究,利用Gyrator正则变换推导了极坐标下环形激光阵列的Talbot效应和自成像条件,并进一步分析了其在分数Talbot距离处的成像规律.通过FDTD Solutions软件对环形激光阵列在分数Talbot距离处的空间分布、相位分布进行模拟,得到与理论计算相一致的结果.通过与一维激光阵列分数Talbot效应的空间分布、相位分布情况进行对比分析,环形激光阵列可有效消除一维激光阵列的Talbot边缘效应,获得等光强分布的Talbot自再现像,扩展了Talbot效应在环形激光相干阵列锁相的应用.

基于Mordell型椭圆曲线的非对称光学多图像加密方法

针对多幅图像光学加密方法存在的安全性问题,提出了一种Gyrator变换域下基于Mordell型椭圆曲线和联合变换相关器的光学多图像加密方法。将四幅原始图像转换为四幅二维码(Quick response code,QR),并将四幅QR码编码成复合图像;利用Mordell型椭圆曲线的同构参数,实现公钥和私钥的非对称分发;通过联合变换相关器,进行Gyrator变换域下的加密。仿真结果表明,所提方法对裁剪攻击和椒盐噪声攻击具有良好的稳健性,密文相邻像素相关性呈[0,255]整数区间中的均匀分布,密文信息熵达到7.9958,使用QR码能够较好地解决传统机密系统容量小、容错率低的隐患,破解Mordell型椭圆曲线同构参数的困难能够有效提升安全性,为多幅图像的光学加密提供了新的思路。

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gyrator变换和矢量分解的非对称图像加密方法

本文结合矢量分解和gyrator变换的数学实现得到了一种新的非对称图像加密算法,它将待加密图像先通过矢量分解加密到两块纯相位板中,然后利用从gyrator变换的数学实现中推导出来的加密算法加密其中一块相位板,获得最终的实值密文.另一块相位板作为解密密钥.算法的解密密钥不同于加密密钥,实现了非对称加密,加密过程中产生的两个私钥增大了算法的安全性.数值模拟结果验证了该算法的可行性和有效性.

一种新的gyrator变换的快速算法

为了研究gyrator变换在光学信息处理中的应用,提出了一种采用两次快速傅里叶变换实现快速计算gyrator变换的新算法。在量纲归一化条件下,研究了gyrator变换离散化过程,获得了空域、傅里叶变换域和gyrator变换域的采样间隔,形成了一种能避免尺度变换的算法。采用该算法进行了数值模拟实验,实验结果与相关文献中报道的计算结果一致。结果表明,该算法可以应用于gyrator变换的研究中。

基于混合相位掩码与非线性像素互换的光学图像加密算法

为了解决当前光学图像加密技术在信息加密过程中忽略了明文自身特性,且其密文输出为复数函数,增加了密文信息的存储、传输与管理难度的不足,设计了混合相位掩码与非线性像素互换的光学图像加密算法。首先,将明文生成其对应的快速响应QR码,降低斑点噪声的影响;随后,引入SHA-256散列函数,设计非线性像素互换机制,对QR码进行置乱;基于剪切波变换,对置乱后的QR码进行分解,得到4个剪切波系数;利用安全图像与第一个剪切波系数完成互换,将其视为解密私钥;联合安全密钥图像与剩余的3个剪切波系数,基于剪切波逆变换,输出一个过渡图像;利用明文像素来迭代Logistic映射,输出混沌相位掩码,将其与螺旋相位掩码融合,形成一个混合掩码;基于Gyrator变换,对过渡图像进行调制,将其强度分布视为密文。测试数据显示,算法具有更高的加密安全性与抗选择明文攻击能力。

基于圆谐分量展开与Gyrator变换域相位检索的光学图像加密算法

为了解决当前光学图像加密算法因其输出密文的相位信息完全被保留在纯相位掩码中,使其出现轮廓显现问题而降低算法安全性的不足,提出了基于圆谐分量展开与Gyrator变换域相位检索的光学图像加密算法。首先,引入Gyrator变换对明文进行处理,形成Gyrator变换频谱;基于离轴圆谐分量展开机制,将Gyrator变换频谱分割为零阶圆谐分量与非零阶圆谐分量;通过引入球面相位因子,对零阶圆谐分量进行调制,获取其相应的密文;随后,利用迭代相位检索Gyrator变换算法,将零阶与非零阶幅度视为输入明文与输出密文的幅度约束条件,对非零阶圆谐分量完成编码,获取一个复杂场分布,从而完成整个明文的加密。实验结果显示,与当前光学图像加密技术相比,所提算法的安全性与鲁棒稳健性更高,具有更强的抗噪声攻击与抗剪切攻击能力。所提算法能够更好地保护图像在网络中安全传输,具有较好的实用性。

基于混沌Gyrator变换与矩阵分解的光学图像加密算法

为了解决当前光学图像加密技术没有考虑明文自身特性,使其抗明文攻击能力较低,且易增加密钥的分配与管理难度的问题,设计了基于混沌Gyrator变换与矩阵分解的非对称彩色图像加密算法。首先,从彩色图像中分别获取其R、G、B分量;设计二维耦合混沌系统,生成3个随机相位掩码,分别对R、G、B分量进行调制;基于卷积操作,将调制后的R、G、B分量融合为一幅灰度图像;利用混沌系统输出的随机序列来计算Gyrator机制的旋转角度,对灰度图像完成Gyrator变换,获取Gyrator频谱;根据相位-幅度截断机制,对Gyrator图像完成截断操作,形成幅度与相位信息;再引入一种矩阵分解机制,将相位截断图像分解为酉矩阵与三角矩阵,利用旋转角度不同的Gyrator变换分别处理酉矩阵与三角矩阵,完成图像加密。在图像加密过程中,利用其幅度截断图像信息来生成R、G、B分量的解密密钥,使得加密与解密密钥是截然不同的,只需利用私钥即可解密图像。测试数据表明,与较为主流的光学加密方案相比,所提技术具备更高的安全性,可有效抗击明文攻击。

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。

基于快速响应分解与颜色空间转换的光学彩色图像无损加密算法

提出了基于快速响应分解与颜色空间转换的光学彩色图像无损加密算法。将彩色图像从RGB空间转换HSI到颜色空间,提取H、S、I三个成分;根据随机相位掩码,对H、S、I分量进行编码与调制处理;基于Gyrator变换,对相位编码后的H、S、I分量进行频域变换,通过广义卷积操作,形成一个Gyrator频谱;引入相位-幅度截断机制,得到Gyrator频谱的相位与幅度信息,将幅度部分作为密文。为了实现无损解密,利用快速响应分解技术对输出密文进行分割,获取其相应的Q、R成分,借助Gyrator变换对二者进行独立处理,形成编码信息;利用输出的相位信息来生成H、S、I分量对应的解密密钥,通过联合编码信息与解密密钥,获取HIS图像,再将其转换到RGB空间,实现无损解密。实验结果表明：与当前彩色图像加密技术相比,所提算法具有更高的安全性,能够更好地抗击剪切攻击与明文攻击,以及更高的解密质量,很好地保留了初始明文的直方图特性,视觉失真度最低。

基于混沌Gyrator变换与离散小波变换的多图像光学同步加密算法

为了实现对多幅图像的同步加密,并改善密文的安全性,提出了基于混沌Gyrator变换与离散小波变换的多图像光学同步加密算法。首先,引入离散小波变换(DWT),对多幅明文实施分解,得到各自对应的低频与高频系数;再将所有明文的高频、低频信息分别组合为对应的映射图像;利用压缩感知(CS)方法,将高频映射图像分割为2个矩阵;借助复数理论,将其中一个矩阵与低频映射图像组合成复数图像;基于混沌Gyrator变换,对复数图像完成光学调制,得到对应的频谱;随后,采用相位截断操作来处理Gyrator频谱,获取幅度信息,并将其作为虚数,联合第二个感知矩阵,得到新的幅度复数图像;利用不同角度的Gyrator变换和新的调制掩码,通过光电装置,对幅度复数图像进行干涉,得到对应的Gyrator频谱。基于相位截断操作,保留Gyrator频谱的幅度成分,将其作为加密密文。实验结果显示,所提算法可以较好地完成多图像的同步加密,较其他光学加密技术而言,且其输出的密文具备更好的安全性。

Gyrator变换全息图及其在图像加密中的应用

提出了gyrator变换全息图,利用gyrator变换快速算法模拟实现了gyrator变换全息图的产生和再现,并研究了基于相移数字全息的gyrator变换全息图.在此基础上提出了采用正弦相位光栅实现光学图像加密的新方法.该方法利用gyrator变换在相空间的旋转特性,将gyrator变换的角度、光栅的频率及光栅的旋转角度作为加密密钥,并利用两个或两个以上的gyrator变换系统的级联实现图像加密,增加了系统的安全性.依据相移数字全息进行的两个gyrator变换系统级联的仿真实验验证了该方法的可行性、有效性及其良好的安全性能.

双光束叠加与差异模的光学图像加密算法

目的为了解决当前基于干涉原理的光学图像加密算法因存在轮廓显现导致其安全性不高的问题,提出双光束相干叠加与差异模矢量分解的图像加密算法。方法基于Gyrator变换,将明文变成一个Gyrator频域的复杂函数;随后引入矢量分解方法,将Gyrator频域复杂函数进行差异分解,输出幅度与相位不均等的2个矢量成分;利用2个相位掩码对矢量成分进行调制,将其从频域变为空域,将其相位部分视为私密,而幅度部分视为最终加密密文。结果实验显示,与当前基于模均等分解的图像加密技术相比,所提算法具有更高的保密性与敏感性,有效消除了轮廓显现问题。结论所提算法能够确保图像信息在网络中的安全传输,有效抵御外部攻击,在包装印刷与防伪二维码等领域具有一定的应用价值。

基于快速响应码约束的光学图像加密算法

为提高光学图像加密算法的安全性与解密质量,方便密钥的存储、管理与传输,提出一种基于快速响应(QR)码约束与混沌Gyrator变换的图像加密算法。引入二维耦合混沌系统,利用明文像素对其进行迭代后输出2个随机相位掩码。通过2个混沌序列来计算2个Gyrator变换的旋转角度,然后利用明文生成相应的QR码,并将其置于2个随机相位掩码结构的输入平面,通过两级Gyrator变换输出一个实值密文。同时,借助QR码的支撑约束条件对传统的相位检索技术进行改进,最终从密文中检索到初始的QR码后解密图像。实验结果表明,与借助圆谐分量展开与Gyrator变换实现光学图像加密的算法相比,该算法具有较高的安全性与解密质量,在噪声攻击下,其复原图像的失真度较低。

基于傅里叶变换和Gyrator变换的图像加密

基于傅里叶变换和Gyrator变换对图像进行加密。将原始图像和第一个随机相位函数叠加后做傅里叶变换,然后将频域信息减去第二个随机相位函数后得到一个复函数。复函数经过Gyrator变换得到加密图像,将第二个随机相位函数作为相位密钥,同时将Gyrator变换角度作为密钥,由此增大了密钥空间和增强了系统安全性。通过数字方法对图像进行加密,解密过程用光学装置实现。计算机模拟结果表明,该加密方法解密图像质量好,系统安全性良好。

基于gyrator结构复数滤波器稳定性分析

分析了滤波器电路振荡的可能以及产生振荡的原因,对其中各个环路都进行了稳定性分析.为了保证各个共模环路的稳定性,最粗略的估计要求跨导单元的共模增益小于0.6.在此稳定性分析的基础上,设计了复数滤波器电路,并给出了仿真和测试结果.

基于回转器变换与非等模分解的光学加密算法

为解决当前基于干涉的多图像密码系统中易出现轮廓和串扰噪声问题,设计了基于回转器(Gyrator)变换与非等模矢量分解的多彩色图像非对称光学加密算法。将所有彩色图像分解成红、绿、蓝三基色分量,再对每种颜色分类叠加,融合成三通道形式;利用Logistic映射生成随机相位掩码,对叠加后的颜色分量进行调制处理。将调制后的图像分量分别在Gyrator变换域下进行旋转变换,形成3个复杂分布函数。利用非等模矢量分解方法,将其分解成振幅和相位均不相同的2个矢量,并将其中一个视为固定的共享矢量,另一个作为解密矢量。对共享矢量实施Gyrator逆变换,输出最终的密码图像。实验数据显示,较已有的多目标加密技术而言,该算法具备更强的抗破译能力,可以更好地解决串扰噪声问题。

Gyrator变换计算全息图及其新型编码方法

基于gyrator变换数值算法和计算全息理论提出了gyrator变换计算全息图,采用罗曼编码方法制作出了在不同变换角度下的gyrator变换计算全息图并实现了相应的数字再现,其再现规律与相关文献报道的gyrator变换全息图的再现规律一致,表明制作gyrator变换计算全息图是可行的。在此基础上提出了一种新的计算全息编码方法即梯形等效面积编码方法,该方法能有效提高在单个抽样单元中进行相位编码时的相位量化级数。应用该编码方法完成了傅里叶变换计算全息图的产生和数字再现的仿真实验,实验表明采用新型编码方法的离轴物体的计算全息图能实现零级衍射成像。采用新型编码方法也实现了gyrator变换计算全息图的产生和数字再现的仿真实验。上述实验结果表明本文提出的新型编码方法是可行的和有效的。

Optimization of conjugated linoleic acid triglycerides via enzymatic esterification in no-solvent system

We compared four esterifiable enzymes. The lipase Novozym 435 possessed the highest activity for the conjugated linoleic acid esterification during the synthesis of triglycerides. The triglycerides were synthesized by esterification of glycerol and conjugated linoleic acid （CLA） in a no-solvent system using lipase catalysis. We investigated the effects of temperature, enzyme concentration, water content, and time on esterification. Enzyme and water concentrations of up to 1% of the total reaction volume and a system temperature of 60℃ proved optimal for esterification. Similarly, when the esterification was carried out for 24 h, the reaction ratio improved to 94.11%. The esterification rate of the rotating screen basket remained high （87.28%） when the enzyme was re-used for the 5th time. We evaluated the substrate selectivity of lipase （NOVO 435） and determined that this lipase prefers the 10,12-octadacadienoic acid to the 9,11-octadecadienoic acid.

采用Gyrator变换的泰伯效应及图像去噪

根据Gyrator变换原理,首先研究了Gyrator变换的自成像效应,即泰伯效应,讨论了实现Gyrator变换泰伯效应的条件,并指出了Gyrator变换的泰伯效应与传统意义上的泰伯效应不同,泰伯角度不是固定的,不同泰伯角度之间的分布也不是线性的,Gyrator变换的分数泰伯效应无法通过分数化泰伯角度得到。其次,应用Gyrator变换对图像减噪也进行了讨论,研究发现Gyrator变换不仅对双曲型噪声有较好的去除效果,而且对携带有双曲信号的噪声同样具有较好的去除效果。最后,还指出了研究的不足以及后续要开展的工作。不但深化了人们对Gyrator变换的认识,而且发展了图像的自成像和去噪等技术。