本文選題：光學(xué)信息安全 + 信息光學(xué)�。� 參考：《山東大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù),計算機通信技術(shù)、密碼科學(xué)和多媒體通信技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代社會已步入信息大量傳播和飛速發(fā)展時代,信息的安全傳輸、保管和版權(quán)問題也來越受到當(dāng)代社會的重視。自從傅里葉域的雙隨機相位加密技術(shù)用來對數(shù)字圖像進行加密和隱藏以后,基于信息光學(xué)的多媒體數(shù)字信息加密方法已變成一個全新的研究方向,并且吸引了越來越多的國內(nèi)外研究機構(gòu)和研究員投入這一領(lǐng)域中�；谛畔⒐鈱W(xué)的圖像加解密系統(tǒng)通常利用信息光學(xué)技術(shù)諸如Fourier transform、fractional Fourier transform 等技術(shù)和相關(guān)技術(shù)諸如 compressive sensing、computational ghost imaging等方法,對待加密信息進行加密解密、數(shù)字水印的隱藏和認(rèn)證。與傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)相對比,基于光學(xué)和光子學(xué)方法的安全系統(tǒng)的優(yōu)點在于光波具有更復(fù)雜的自由度例如強度、相位、偏振、非線性變換和光子的量子性質(zhì)等,此外光學(xué)信息可以進行復(fù)用,使得安全系統(tǒng)更加安全和難以破解。本論文將首先對國內(nèi)外最新的加解密和水印技術(shù)進行簡單的介紹,系統(tǒng)梳理常見的光學(xué)圖像加密技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,本文將借助迭代相位恢復(fù)算法并結(jié)合復(fù)用技術(shù)和稀疏數(shù)據(jù)表示等技術(shù)展開研究工作,并提出新穎、可行的改進方案。具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)將迭代相位恢復(fù)算法與純相位掩膜復(fù)用技術(shù)結(jié)合,對多幅圖像進行加密,實現(xiàn)了用同一套加密圖像對多幅圖像的同時解密,可以極大地提高加密圖像的利用率。(2)結(jié)合迭代相位恢復(fù)算法、空間位置復(fù)用和稀疏數(shù)據(jù)表示等技術(shù),對經(jīng)過迭代相位恢復(fù)算法計算得到的變換平面的相位部分進行空間位置復(fù)用,并進行了數(shù)據(jù)模擬仿真。試驗結(jié)果表明通過空間位置復(fù)用技術(shù)得到的解密圖像雖不能直接通過肉眼或相關(guān)系數(shù)來進行分辨,但能通過非線性相關(guān)系數(shù)進行分辨,在顯著地降低了處理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的同時,大大地提高了系統(tǒng)的安全性。(3)提出一種基于信息光學(xué)理論的級聯(lián)分級多幅圖像編碼和認(rèn)證方案。本論文擬采用迭代相位恢復(fù)算法、純相位掩模復(fù)用、空間位置復(fù)用以及稀疏數(shù)據(jù)表示等技術(shù),設(shè)計實現(xiàn)一種光學(xué)分級多幅圖像編碼和認(rèn)證方案。首先通過逆菲涅耳衍射將第一級認(rèn)證圖像編碼為復(fù)振幅場,然后對其振幅部分取樣并求和得到復(fù)合圖像的振幅部分;以得到的復(fù)合圖像的振幅為輸出振幅限制,通過相位恢復(fù)算法將第二級認(rèn)證圖像編碼為純相位掩模,通過純相位掩模復(fù)用技術(shù)可以得到最后的復(fù)合圖像;通過迭代相位恢復(fù)算法對復(fù)合圖像進一步編碼得到最后的純相位密文;最后通過特定的公式分別設(shè)計兩級圖像認(rèn)證時的解密密鑰。認(rèn)證過程中只需要在相應(yīng)的位置放入相應(yīng)的解密密鑰,通過非線性相關(guān)分布和相關(guān)系數(shù)兩個不同的判據(jù),可以完成對多幅圖像的不同級次的認(rèn)證和識別。本方案在常見的光學(xué)多幅圖像編碼及認(rèn)證的基礎(chǔ)上,通過稀疏表示和相位復(fù)用等技術(shù)不僅增加了編碼圖像的數(shù)量,而且實現(xiàn)了分級認(rèn)證。
[Abstract]:With the rapid development of network technology, computer communication technology, cipher science and multimedia communication technology, modern society has entered a era of information dissemination and rapid development. The security transmission of information, storage and copyright issues have also been paid more attention by the contemporary society. The dual random phase encryption technology has been used in the Fourier domain. After the image is encrypted and hidden, the multimedia digital information encryption method based on information optics has become a new research direction, and attracts more and more domestic and foreign research institutions and researchers to invest in this field. Information optics based image encryption and decryption systems usually use information optics such as Fourier tra Nsform, fractional Fourier transform and other technologies and related technologies such as compressive sensing, computational ghost imaging and other methods to encrypt and decrypt encrypted information, hide and authenticate digital watermarking. Compared with traditional security systems, the advantages of optical and photon based security systems are light waves. More complex degrees of freedom such as strength, phase, polarization, nonlinear transformation and quantum properties of photons, in addition, the optical information can be reused, making the security system more secure and difficult to crack. This paper will first introduce the latest encryption and decryption and watermark technology at home and abroad, and systematically comb the common optical image encryption. On this basis, this paper will use the iterative phase recovery algorithm, combined with multiplexing technology and sparse data representation technology to develop the research work, and propose novel and feasible improvements. The specific research contents include the following aspects: (1) combining the iterative phase recovery algorithm with the pure phase mask multiplexing technology, the multiple images are entered. Using the same set of encrypted images to decrypt multiple images at the same time, it can greatly improve the utilization of encrypted images. (2) combined with the iterative phase recovery algorithm, space location reuse and sparse data representation, the space position of the phase part of the transformation plane calculated by the iterative phase recovery algorithm is relocated. The results show that the decrypted images obtained through space location multiplexing can not be resolved directly through the naked eye or the correlation coefficient, but can be resolved through the nonlinear correlation coefficient, which greatly reduces the amount of data processing and transmission, and greatly improves the security of the system. (3) (3) a cascade multi amplitude image coding and authentication scheme based on the theory of information optics is proposed. This paper designs and implements an optical hierarchical multi amplitude image coding and authentication scheme by using iterative phase recovery algorithm, pure phase mask multiplexing, spatial location reuse and sparse data representation. The first stage authentication image is coded as the complex amplitude field, then the amplitude part of the amplitude part is sampled and the amplitude part of the composite image is obtained. The amplitude of the composite image is limited by the output amplitude. The phase recovery algorithm is used to encode the second level authenticated image as a pure phase mask and can be obtained by the pure phase mask multiplexing technique. Finally, the final pure phase ciphertext is further encoded by the iterative phase recovery algorithm. Finally, the decryption key of the two level image authentication is designed by a specific formula. In the authentication process, only the corresponding secret key is placed in the corresponding position, and the nonlinear correlation distribution and the correlation system are used. On the basis of common optical multi amplitude image coding and authentication, the scheme not only increases the number of coded images, but also achieves hierarchical authentication on the basis of common optical multi amplitude image coding and authentication.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TP309.7

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本文編號：1826379