基于像素置乱技术的多重双随机相位加密法

提出一种基于像素置乱技术的多重双随机相位加密法,对该加密法中像素置乱操作的原理进行了阐述,并且提出在光学上实现像素置乱操作和解置乱操作的途径.在计算机上模拟实现了该加密法,并且得到很好的加密解密结果.仿真结果证实仅用部分加密图像来解密也能够得到原图像,并且得到随着待解密的加密图像像素的增加,解密图像的信号能量、噪声以及信噪比的变化曲线.最后分析比较了该加密法与双随机相位加密法,得到该加密法与双随机相位加密法相比具有更高的保密性,而且解密图像的信噪比也不会因为引入像素置乱操作而降低.

结合双随机相位加密和四元数格拉斯曼平均网络的彩色人脸隐私保护识别

为保护彩色人脸图像的隐私并提高识别准确率,提出一种结合双随机相位加密和四元数格拉斯曼平均网络的彩色人脸隐私保护识别算法.首先将彩色人脸图像的颜色分量编码为纯四元数矩阵,使用双随机相位加密和四元数Gyrator变换进行加密.为了隐藏原始彩色人脸图像的内容,通过随机二值幅度掩模选取部分密文进行解密,得到不可见的人脸图像,然后使用四元数格拉斯曼平均网络提取人脸的特征向量和线性支持向量机进行识别.当人脸特征模板泄露时,可以重新生成随机二值幅度矩阵并构建新的特征模板替换原始的特征模板,满足可撤销性,从而保证原始人脸图像的安全性.在Aberdeen, Georgia Tech, Visible Light和YouTube Makeup 4个数据集上与当前3种人脸隐私保护识别算法进行比较,实验结果表明该算法能够有效地提高识别率,而且对数据集的变化具有较好的鲁棒性.

双随机相位加密系统的无约束最优化攻击

提出一种针对双随机光学相位加密系统的无约束最优化攻击算法.在已知明文条件下,首次将双随机相位加密系统的攻击问题转化为一个单目标无约束最优化模型.基于该模型,在相应的攻击算法设计中,采用拟牛顿矩阵代替Hessian矩阵以准确获取系统的密钥,避免传统牛顿法需要计算Hessian矩阵的逆等严重缺陷.同时,因有效利用拟牛顿矩阵的正定、对称、可迭代求逆的特点,新的攻击算法具有恢复效果好、收敛速度快、初值依赖弱、鲁棒性较强等优势.此外,本算法所需约束条件较少,可方便地移植到其他光学加密系统的攻击中.

m序列用于随机相位加密的水印技术

光学随机相位加密和数字水印是信息安全方面的两大技术,本文将二者结合,取长补短,实现加密隐藏的双重效果,使安全性能得到很大的提高。并比较了随机函数和m序列两种不同的随机相位加密手段,指出了进一步改进的方向。

双随机相位加密系统的已知明文攻击

运用密码分析学的方法对双随机相位加密系统进行了初步的安全性分析.研究结果表明,该系统属于线性的对称分组密码系统,线性性质为其安全性留下隐患.在已知明文攻击下,攻击者可通过常规的相位恢复算法获得4-f系统输入平面的随机相位函数密钥,继而可轻易推出频谱平面的随机相位函数密钥,从而攻破此密码系统.

双随机相位加密系统的选择明文攻击

在光学信息安全领域,双随机相位加密方法最引人注目并得到广泛研究,但由于双随机相位加密系统是基于傅里叶变换的系统,其本质上是一种线性变换系统,明文、密文之间的函数依赖关系比较简单,这就为其安全性留下了很大的隐患。双随机相位加密方法可以用光学和数字的方式实现,提出了一种选择明文攻击的方法,利用多个冲击函数作为选择的明文,成功破解了基于数字方法实现的双随机相位加密系统,并给出了恢复密钥的解析式,此方法最大的优点在于解密图像的无损性,并从理论上加以证明,给出了实验结果。

基于相息图迭代的随机相位加密

提出了一种将随机相位加密和相位恢复算法中的求解附加相位分布分二步实施的加密方法 .由于该方法的实质是通过在随机谱和相息图之间进行相位恢复迭代以确定相息图和密钥的相位分布 ,因而能够减小图像的解密误差 .在相息图相位离散化的迭代过程中 ,采用增大设计冗余度的方法 ,降低了由相位离散化所带来的解密误差 .最后 。

基于离散四元数傅里叶变换的双随机相位加密技术

应用光学图像加密的思想,将离散四元数傅里叶变换(DQFT)与双随机相位加密技术相结合,提出了一种应用于彩色图像的双随机相位加密新技术.基于DQFT的双随机相位加密技术可将彩色图像作为一个整体进行加密,从而在保持了系统的保密性能的同时,有效地降低了复杂性.阐述了加密和解密的原理,并通过实验对其鲁棒性进行了验证.

随机相位加密中相息图的优化

采用有记忆的模拟退火法对双随机相位加密中的相息图进行优化设计,并应用本方法对指纹像进行了模拟实验。实验结果表明,运用该方法,在不增大设计冗余度的情况下,可进一步降低相息图的量化带来的误差,使解密图像的质量得到进一步提高。

双随机相位加密中相息图的优化设计

采用基于记忆的模拟退火法对双随机相位加密中的相息图进行优化设计 ,并用该法分别对一个二元图像和一个灰度图像进行了模拟实验 .实验结果表明 ,在不增大设计冗余度的情况下 ,运用该方法可降低相息图和密钥的相位量化带来的误差 ,得到与原加密图像质量几乎相同的解密图像 .

基于双快速反应码双随机相位加密系统的多重水印方法

提出了一种快速反应(QR)码结合双随机相位加密系统及频分复用的多重水印方法。为了扩大水印容量,首先将QR码的有效编码区域组合为新图像,再将两幅组合后的图像分别作为实部与虚部,构成双QR码复信号。在空间域和空间频率域用随机相位模板将复信号编码为复噪声形式的加密水印信号。对各组双QR码加密水印信号进行预处理及频分复用,以产生多重水印。水印信号以冗余方式嵌入宿主图像经拉普拉斯分解后残差分量的中高频区域,水印信号的恢复无需原始宿主图像,可实现盲提取。仿真结果表明,所提方法在缩放、滤波和旋转等方面表现出较好的稳健性,对JPEG压缩、剪切、高斯噪声等也具有一定的稳健性。分析了复用容量及作为密钥的随机相位模板对重建水印质量的影响。

对合参数变换耦合双随机相位的图像加密算法

为了解决当前双随机相位加密系统的明文与密文函数之间相对简单的依赖关系,导致加密系统的安全性能不高等难题,引入非标准二阶互逆-正交参数变换,设计对合参数变换,并将其引入到双随机相位加密系统中,提出了对合参数变换耦合双随机相位的图像加密算法。利用位置集合置乱技术扰乱明文;由对合参数变换与相位矩阵,设计加密函数,完成置乱像素的扩散;并将递归运算嵌入到对合参数变换中,实现加密系统的简单结构及快速计算。仿真结果表明:与其他互逆-正交参数变换加密机制相比,本加密算法更安全,熵值约为7.99986,相邻像素的自相关性更低;且密钥空间巨大,获取的密文具有更高的抗强力攻击性能,能防止图像被肆意篡改。

双随机相位光学图像加密的密钥特性研究

针对光学图像信息加密中的密钥特性与加密安全性的关系问题,从光学双随机相位编码的角度对密钥特性进行了理论分析,在4 f光学系统中构建1组随机相位掩模板及其复共轭,通过1组傅立叶变换实现加密和解密。仿真实验表明,要获得正确解密的图像,需要有正确的频域密钥和空域密钥;在解密过程中频域密钥对图像的影响远大于空域密钥;在多渠道分别传输密钥时,应当用保密性高的渠道来传输前面的密钥;4 f系统以及随机相位掩模板要求解密密钥及其空间位置都匹配,同时要具有较大的密钥空间.仿真结果可靠,算法可行,并得到密钥和4 f系统的主要特性,验证了该技术所具有的高安全性。

空间光调制器实现随机相位模板的仿真分析

为了构建基于空间光调制器的实时光学加密系统,采用仿真实验的方式,分析了在双随机相位光学加密系统中使用空间光调制器实现随机相位编码时相位编码参量对加密效果的影响。重点研究了随机相位模板中独立相位调制点的个数及相位调制范围对加密图像质量的影响,并引入相关系数来衡量加密图像和原始图像的差异。结果表明,在设定相关系数阈值为0.1的条件下,独立相位调制点个数达到128×128,相位调制范围达到2π时,加密效果较好。该结果对设计实时光电加密系统有一定指导意义。

基于相位恢复算法的单强度记录光学加密系统

在传统的双随机相位光学加密系统的基础上,提出一种新的单强度记录光学加密技术。在加密时,将原始图像置于4-f系统的输入平面上进行双随机相位光学加密,利用CCD等感光器件记录输出平面上的光强分布作为密文,该光学加密过程只需一次曝光,在解密时,利用相位恢复算法进行迭代计算就可以由密文恢复原始图像。由于解密过程采用数字方式,因此可以在解密过程中引入各种数字图像处理技术来抑制散斑噪声,进一步改善解密图像质量。通过一系列仿真实验,证明该光学加密系统可以实现对二值图像和灰度图像的光学加密,并且能够很好地抵御"已知明文攻击"、"选择明文攻击"等方法的攻击。理论分析和计算机仿真表明,该光学加密技术系统结构简单,实现方便,并且不易受到各种攻击,安全性较高。

变换域加密全息水印算法

提出了一种基于DCT-DWT的彩色图像全息水印算法。为了保证水印信息的安全性,该算法首先对水印信息进行双随机相位调制,并生成水印全息图;其次,将载体图像在Lab空间内的L分量进行4×4分块,对每一分块进行DCT变换,抽取每个矩阵的中低频系数,组成一个新的矩阵,并对之进行小波分解,将水印全息图嵌入到它的中低频小波系数上。实验结果表明,基于DCT-DWT变换的水印算法具有较好的不可见性,对常见的攻击具有强鲁棒性。

基于光学变换和经典置乱变换的图像复合加密方法

图像加密已成为信息安全领域关注的焦点。本文提出了基于光学变换和经典置乱变换相结合的复合加密方法。首先介绍了光学变换中的双随机相位加密方法,其次描述了几何变换中的Arnold变换和混沌变换两种经典置乱加密方法,最后将这三大类加密方法进行组合实现图像复合加密。实验结果表明,本文方法具有更强的安全性。

大数据信息安全的三维存储加密方法

为了解决当前存储方法在应对大数据存储时存在的安全问题,提出了基于三维改进加密的大数据信息存储方法。该方法利用相位对重要信息进行提取,在大数据中心将提取到的信息重新构建成三维信息,然后对其采用随机相位加密方法存储,并通过聚类隐藏掉重要信息,实现对大数据的安全存储。搭建实验平台对该方法进行性能对比验证,证明了该方法在大数据信息存储方面更加安全稳定。

单通道彩色图像加密技术研究

研究了一种基于双随机相位编码的单通道彩色图像加密算法.在该算法中,采用正弦光栅对彩色图像进行预处理,使得彩色图像可以单通道加密.两个随机相位掩膜函数构成了对预处理图像加密的双相位(即密钥),保证了彩色图像单通道加密的安全性.由于解密图像的画质不是很好,故采用零级融合的方法加以改善.同时,针对加密图像作了剪切攻击模拟实验.模拟实验结果证实了该算法的有效性.

对线性幺正光学加密系统的选择明文攻击

光学加密是现代数字光学的一大重要分支。基于4F系统的双随机相位加密和菲涅尔域的双随机加密是最有代表性的两大经典系统。虽然这2个系统均为线性加密系统,但是目前对于这2个系统的攻击基本上是依靠相位恢复的迭代算法去尝试破解系统密钥从而攻破系统,对利用线性性质直接重构置乱映射的攻击方式鲜有报道。这是由于这两大加密系统除具有线性性质外还具有另外一个被人们忽视的更重要的性质——幺正性。有了幺正性的条件,光学攻击理论可以脱离传统的基于Kerckhoff假设的框架,即原本在攻击中极为重要的公钥信息将成为无关变量,且系统的结构复杂度也不会对算法所需要的算力或者攻击结果产生任何影响,这在传统的迭代算法或者直接计算密钥的攻击方法中是难以实现的。利用两大加密系统的线性和幺正性,从矩阵代数出发,引入量子狄拉克符号以及表象理论,给出对于一般线性幺正系统的子空间投影选择明文攻击方案。以上述两大加密系统作为范例进行阐释,原则上方法适用于已经存在和以后将会出现的任意线性幺正加密系统。