光学图像加密中的相空间方法研究

作     者：柳军 

作者单位：苏州科技学院 

学位级别：硕士

导师姓名：吴泉英;司徒国海

授予年度：2015年

学科分类：0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：双随机相位编码 相空间光学加密 相位恢复 密文攻击 

摘      要：随着互联网应用的快速发展,信息安全已经深入到诸多领域,信息安全是网络正常运行的前提,越来越多的企业用户和个人用户以及科研工作者们开始认真思考一个严峻的问题:在错综复杂的网络时代里,当各种各样的安全威胁来临时,如何有效地进行自我保护?如何将现有的信息安全技术进行思路的创新和技术的创新,从而有效地应对形形色色的安全攻击?因此,信息安全技术成为了当今社会备受关注的一个研究课题。目前,对信息安全的研究主要是以计算机或电子安全系统为主的传统信息安全技术和包括量子密码、生物特征识别以及光学信息安全技术等在内的新型信息安全技术。与传统信息安全技术相比,光学信息安全技术具有高处理速度、高并行速度、高加密维度、能快速实现卷积和相关运算的特点。在光学信息安全领域,对双随机相位编码技术的研究越来越深入,但由于该加密系统是线性的,明文、密文之间的函数依赖关系比较简单,给加密系统的安全性留下了很大的隐患。本文提出利用维格纳分布函数的双线性特性进行的相空间光学图像加密,主要做了以下研究工作:首先,在光信息理论的基础上分析了几种典型双随机相位编码技术的加密方案以及解密措施,并进行了计算机仿真模拟。通过理论分析与仿真模拟凸显出传统光学加密技术中存在的安全隐患。然后,针对现行主流光学加密系统的线性弊端,提出利用模糊函数的双线性特性进行相空间光学加密的方法,重点介绍了模糊函数的性质与信号的重构以及相空间光学加密实现方式,并研究了该加密方式对噪声的响应情况,做了相应的计算机模拟仿真。最后,采用相位恢复技术的主要技术手段改进了GS算法,对相空间光学加密系统进行了安全性分析,并做了相关的信号模拟。