本文關(guān)鍵詞：基于雙隨機(jī)相位編碼的光學(xué)圖像加密方法研究

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【摘要】：21世紀(jì)以來,互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字通訊技術(shù)的普及和快速發(fā)展給人們的工作和生活提供了極大的便利。但與此同時,如何確保網(wǎng)絡(luò)信息的安全也成為了一個不能被忽視的課題。數(shù)字圖像作為互聯(lián)網(wǎng)中最常見的一種信息表達(dá)方式,其安全問題也得到了人們的廣泛關(guān)注,而圖像加密技術(shù)是保障圖像安全性能的一項關(guān)鍵技術(shù)。光學(xué)圖像加密技術(shù),跟過去的計算機(jī)圖像加密技術(shù)相比,具有容量大、加密速度快、可多路并行傳輸、多密匙維度等與生俱來的優(yōu)勢,這些優(yōu)勢都使得應(yīng)用光學(xué)的方法進(jìn)行圖像加密更加快捷高效。雖然當(dāng)今國內(nèi)外關(guān)于光學(xué)信息安全領(lǐng)域的研究已獲得了顯著的進(jìn)展,但依然還處于探索和實驗階段,仍然需要進(jìn)行更加系統(tǒng)而深入的研究。本論文通過理論分析結(jié)合計算機(jī)仿真模擬,對基于雙隨機(jī)相位編碼(DRPE)的光學(xué)圖像加密算法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,對幾種典型的光學(xué)圖像加密系統(tǒng)進(jìn)行了深入的分析,并對能同時增強系統(tǒng)安全性和魯棒性的加密方案進(jìn)行了探討。本文的主要內(nèi)容包括下面的4個方面:1、概述了傳統(tǒng)密碼學(xué)的相關(guān)概念和重要理論,介紹了與光學(xué)圖像加密相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識,以便大家從整體上掌握光學(xué)圖像加密的基本內(nèi)容,為后面研究光學(xué)圖像加密系統(tǒng)奠定好理論基礎(chǔ)。2、深入分析了四種典型的光學(xué)加密系統(tǒng):基于傅立葉變換的DRPE系統(tǒng)、基于菲涅爾衍射的DRPE系統(tǒng)、基于干涉原理的光學(xué)加密系統(tǒng)及基于相位截斷傅立葉變換(PTFT)的非對稱光學(xué)加密系統(tǒng)。詳細(xì)剖析了每種系統(tǒng)的加密和解密算法,并通過MATLAB仿真軟件各有側(cè)重地對每種系統(tǒng)的可行性和安全性進(jìn)行了仿真模擬。同時對仿真結(jié)果展開了詳盡的分析,并針對系統(tǒng)存在的不足給出了相應(yīng)的改進(jìn)分析。3、針對基于PTFT的非對稱光學(xué)加密系統(tǒng)容易遭受基于迭代的振幅相位恢復(fù)(APR)算法的特殊攻擊這一問題,設(shè)計了一種基于相位截斷菲涅爾衍射(PTFD)的非線性圖像加密系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用一個隨機(jī)振幅板(RAM)和兩個公匙產(chǎn)生兩個私匙用于系統(tǒng)的加密。系統(tǒng)的非線性使其可以抵御選擇密文攻擊(CCA)、選擇明文攻擊(CPA)及已知明文攻擊(KPA),同時由于缺乏限制條件,攻擊者想要用迭代的APR算法來破譯該系統(tǒng)是行不通的。我們對系統(tǒng)的加密和解密算法進(jìn)行了理論分析,并通過計算機(jī)仿真對該算法的可行性和安全性進(jìn)行了驗證。4、將糾錯能力較強的快速響應(yīng)(QR)碼引入到了所設(shè)計的加密系統(tǒng)中,使系統(tǒng)的魯棒性得以增強。待加密圖像首先被轉(zhuǎn)換成QR碼,然后經(jīng)過基于PTFD的加密系統(tǒng)進(jìn)行加密。解密時得到含噪聲的QR碼,用智能手機(jī)或者平板電腦里面的掃碼軟件掃描該QR碼即可得到無噪聲的原始圖像。仿真結(jié)果也表明即使密文受到噪聲的干擾或者其部分信息丟失,我們?nèi)匀荒軌驘o失真地恢復(fù)初始明文圖像。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918.1

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