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双随机相位分数傅里叶变换图像加密系统安全性分析方法

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双随机相位分数傅里叶变换图像加密系统安全性分析方法

作者：王玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

图像加密是信息安全的一个重要组成部分。变换加密特别是分数傅里叶变换加密是保证图像信息安全的一种典型手段。分数傅里叶变换和随机相位编码的结合是一种有效的提高图像加密系统安全性的方法，其中最具典型性的就是双随机相位分数傅... 详细信息

图像加密是信息安全的一个重要组成部分。变换加密特别是分数傅里叶变换加密是保证图像信息安全的一种典型手段。分数傅里叶变换和随机相位编码的结合是一种有效的提高图像加密系统安全性的方法，其中最具典型性的就是双随机相位分数傅里叶变换图像加密系统。本文建立了双随机相位分数傅里叶变换图像加密系统的安全性分析方法。主要从三个方面对该加密系统的安全性进行了分析和论证。首先，分析和证明了该加密系统具有如下四重随机性，第一，明文图像经该图像加密系统加密，所得密文图像上任意两个像素点上的灰度值是统计不相关的随机变量;第二，任何明文图像经过无数次该图像加密系统加密，所得密文图像是统计不相关的;第三，不同明文图像经该图像加密系统加密，所得密文图像是统计不相关的;第四，任意明文图像和密文图像是统计不相关的。由此说明，双随机相位分数傅里叶变换图像加密系统是一个随机密码系统，其密文具有不可预测性，即在加密之前，一个明文图像可能对应无数个密文图像，而且相反地，无数个密文图像可能对应同一个明文图像，这为分析该图像密码系统的安全性奠定了坚实的理论基础。其次，从密码分析学的角度分析并证明了该图像密码系统对包括已知明文攻击、选择明文攻击、已知密文攻击、选择密文攻击、唯密文攻击在内的五种典型密码攻击具有免疫能力，并分析了该图像加密系统对于其他攻击手段的防御能力。第三，利用数字仿真方法研究了双随机相位分数傅里叶变换图像加密系统对相位恢复算法攻击的免疫能力及该密码系统密钥的统计性质。仿真结果表明该密码系统能有效抵抗相位恢复算法攻击。综上所述，本文论证了双随机相位分数傅里叶变换图像密码系统是一个安全的随机的图像密码系统。

关键词：双随机相位分数傅里叶变换图像加密安全性分析

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双随机相位编码光学加密系统的已知明文攻击

双随机相位编码光学加密系统的已知明文攻击

作者：邵见兴哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着网络多媒体技术的飞速发展,现今信息安全正面临着越来越多的挑战。因为光在处理二维复杂图像方面的并行性和快速性,人们对光学加密系统正表现出越来越多的兴趣。在过去的几十年中,对光学加密的研究已经越来越多,并且多种光学加密方... 详细信息

随着网络多媒体技术的飞速发展,现今信息安全正面临着越来越多的挑战。因为光在处理二维复杂图像方面的并行性和快速性,人们对光学加密系统正表现出越来越多的兴趣。在过去的几十年中,对光学加密的研究已经越来越多,并且多种光学加密方案被提了出来。这些方法都是利用两个随机相位板使明文信息变为平稳白噪声。但是在传输密文时,其固有的一些特点可能会暴露隐藏信息并且引起攻击者的注意。近些年来,光学加密系统的安全性正越来越引起人们的关注。根据密码学的理论,任何光学系统在能够抵挡各种攻击前都不能宣称是安全的。选择密文攻击、已知明文攻击、选择密文攻击以及唯密文攻击都已经被用来验证双随机相位加密系统安全性。这些攻击方式已经表明,双随机相位加密系统的安全漏洞源自于其线性性质。本文首先对密码学的相关概念以及光学密码学的基础理论作了简要的介绍,回顾了过去一段时期内双随机相位编码的发展概况和研究现状。详细介绍三种基于4f系统的光学加密方法,双随机相位光学加密系统是最经典的光学加密系统,菲涅尔变换光学加密系统因其密钥的多重性表现出较高的安全性,而基于POCS算法的光学加密系统是近几年才出现的一种新的加密方式,对于三种系统的加密效果,本文通过数值模拟给出了其实验结果。通过数值仿真实验对比GS算法、误差减少算法和混合输入输出算法在进行相位恢复时的优缺点,利用归一化的均方误差随迭代次数的变化曲线分析它们的收敛情况,并由此讨论影响其收敛性的因素。通过理论推导给出已知明文攻击来解密双随机相位编码光学加密系统的可行性,并将误差减少算法用到攻击的过程中。通过分析菲涅尔域的双随机相位加密系统和基于约束集投影算法的双随机相位加密系统的加密方程和系统结构,对用已知明文攻击破解两个系统的方法进行理论推导,通过数值仿真实验给出基于约束集投影算法的双随机相位加密系统的已知明文攻击的模拟结果。

关键词：光学密码分析相位恢复双随机相位已知明文攻击

基于混沌映射和双随机相位的图像加密算法研究

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基于混沌映射和双随机相位的图像加密算法研究

作者：宋真真哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

信息安全已经成为信息化时代一个重要的研究课题，提高信息传输的安全性是现今不断探索研究的目的。光学信息安全技术因其在信息处理中的并行性和快速性，被广泛地应用于图像加密当中。目前，已被提出的光学图像加密的算法有很多，根据... 详细信息

信息安全已经成为信息化时代一个重要的研究课题，提高信息传输的安全性是现今不断探索研究的目的。光学信息安全技术因其在信息处理中的并行性和快速性，被广泛地应用于图像加密当中。目前，已被提出的光学图像加密的算法有很多，根据不同的需要可以选择不同的加密方法，或者将几种不同的加密算法结合在一起以获得安全性更高的加密方法。本论文在双随机相位编码技术的基础上，提出了几种可以应用于灰度图像和彩色图像加密的新型算法，引入均方误差函数对算法的安全性进行评估，并在此基础上尝试进行算法改进工作。本论文的主要内容可简要概括如下。提出了一种基于Logistic混沌映射的彩色双图像加密算法。简要地介绍了所使用的Logistic映射的基本概念，并对其特性进行了分析，分析了其在应用于图像加密中的优势。结合仿射变换和离散余弦变换，实现了对两幅彩色图像的加密。该算法的密钥空间很大，能够抵抗统计攻击，对噪声攻击和裁剪攻击都具有较好的抵抗能力，安全性较高。提出了一种基于双随机相位编码的图像加密算法。先介绍了DCT的特性，数值模拟了其对图像的压缩处理。采用DCT将四幅图像编码到一幅图像当中，再进行仿射变换。仿射变换中的相位角矩阵由Logistic映射生成，映射初始值由随机函数生成。相比于随机相位掩模板来说，该相位角矩阵仅需两个可知的没有相关性的实数来生成，在进行密钥传输时，可以通过两个通道进行独立地传输，提高了密钥传输的安全性。将得到的图像放入双随机相位编码系统中的输入平面，在输出平面获得最终的加密图像。数值模拟验证了该算法的可行性。采用相关系数和均方误差函数对加密效果进行分析，加密图像相邻像素间的相关性很弱，对各种攻击的抵抗力强，安全性高。提出了一种基于纯相位的多图像加密算法。将待加密的图像均编码为相位信息，并被随机相位掩模置乱后放入加密系统的输入平面，结合Logistic映射和分数傅里叶变换实现多幅图像的加密。加密系统中只需要一个透镜，降低了系统搭建的复杂度。并且在加密过程中会生成私人密钥，每个私人密钥只能解密出一幅图像。数值模拟证明了算法的可行性，使用均方误差函数来衡量算法加密效果，并在此基础上对算法进行改进。

关键词：图像加密双随机相位分数傅里叶变换 Logistic映射离散余弦变换仿射变换

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基于计算全息的菲涅尔双随机相位加密技术

电子设计工程 2012年第14期20卷 149-151,156页

作者：于娜娜中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100

基于傅里叶计算全息技术,结合菲涅尔双随机相位加密系统,提出了一种数字图像加密方法。该方法以傅里叶计算全息图记录菲涅尔衍射双随机相位加密图像,傅里叶计算全息加密图像隐藏了原图像大小尺度信息,而且再现多个图像,必须针对加密图... 详细信息

基于傅里叶计算全息技术,结合菲涅尔双随机相位加密系统,提出了一种数字图像加密方法。该方法以傅里叶计算全息图记录菲涅尔衍射双随机相位加密图像,傅里叶计算全息加密图像隐藏了原图像大小尺度信息,而且再现多个图像,必须针对加密图像共轭方可解密,提高了图像加密的安全性,并且解决了普通方法加密图像难存储的问题,作为原始明文的拥有者,两个随机相位板,应用波长,两次菲涅尔衍射的距离都可作为解密密钥。

关键词：信息安全数字图像加密傅里叶计算全息双随机相位菲涅尔衍射

基于分数小波变换的双随机相位光学图像加密技术

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光学仪器 2013年第4期35卷 17-21,26页

作者：孔德照沈学举林超杨鹏潘宇军械工程学院电子与光学工程系河北石家庄050003

以分数小波变换为基本理论依据,介绍了一种基于分数小波变换的双随机相位光学图像加密技术,丰富了光学图像加密的方法。该方法通过研究分数小波变换和随机相位,得到了一种多密钥的选择性光学图像加密系统。其特点在于利用分数小波变换... 详细信息

以分数小波变换为基本理论依据,介绍了一种基于分数小波变换的双随机相位光学图像加密技术,丰富了光学图像加密的方法。该方法通过研究分数小波变换和随机相位,得到了一种多密钥的选择性光学图像加密系统。其特点在于利用分数小波变换多层次分解的优势,结合双随机相位编码,不仅增大了密钥空间,增加了安全性,而且能够实现选择性加密,使加密技术变得更加灵活和多样。通过仿真验证了该方案,可实现多密钥加密,并结合仿真结果,理论分析了该方案的加密效果、密钥的安全性和选择性加密的优良特性。研究可知,该方案是一种新的有效的光学图像加密方案。

关键词：光学图像加密双随机相位选择性加密小波变换分数小波变换

不对称分数傅里叶变换双随机相位编码图像的加密

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不对称分数傅里叶变换双随机相位编码图像的加密

2004全国光学与光电子学学术研讨会;2005全国光学与光电子学学术研讨会暨广西光学学会成立20周年年会

作者：王红霞刘长文赵玮毛彩荣第二炮兵工程学院物理教研室第二炮兵工程学院物理教研室第二炮兵工程学院物理教研室第二炮兵工程学院物理教研室

提出了一种利用不对称分数傅里叶变换和双随机相位编码对图像加密的方法。先用一随机相位函数乘以原图像,然后沿x(或y)方向实施α级次的一维分数傅里叶变换,再乘以第二个随机相位函数,再沿y(或x)方向实施β级次的一维分数傅里叶变换。... 详细信息

提出了一种利用不对称分数傅里叶变换和双随机相位编码对图像加密的方法。先用一随机相位函数乘以原图像,然后沿x(或y)方向实施α级次的一维分数傅里叶变换,再乘以第二个随机相位函数,再沿y(或x)方向实施β级次的一维分数傅里叶变换。为了恢复原图像,需要知道两个分数傅里叶变换的级次、x和y方向变换的先后次序以及两个随机相位函数,这种方法增加了加密图像的密钥,从而提高了图像信息的保密性能。

关键词：信息光学不对称分数傅里叶变换双随机相位图像加密

来源： cnki会议评论

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一种基于双随机相位加密的全息水印算法

现代电子技术 2018年第12期41卷 32-35页

作者：黄福莹唐振华覃团发广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 广西多媒体通信与网络技术重点实验室培育基地广西南宁530004

提出一种基于双随机相位加密的全息水印算法。首先应用双随机相位调制对原始水印进行加密产生全息水印图;然后将原始图像进行一级离散小波变换(DWT)获得低频子图,对低频子图进行分块的离散傅里叶变换(DFT)得到幅度谱;其次分别对幅度谱... 详细信息

提出一种基于双随机相位加密的全息水印算法。首先应用双随机相位调制对原始水印进行加密产生全息水印图;然后将原始图像进行一级离散小波变换(DWT)获得低频子图,对低频子图进行分块的离散傅里叶变换(DFT)得到幅度谱;其次分别对幅度谱和全息水印图进行奇异值分解(SVD);最后将全息水印图的奇异值加权嵌入到幅度谱的奇异值。实验结果表明,该算法对旋转、平移、缩放等几何攻击具有较强的鲁棒性。

关键词：双随机相位全息水印低频子图离散小波变换离散傅里叶变换奇异值分解

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基于双随机相位加密技术的图像隐藏方法

光学仪器 2012年第4期34卷 21-25页

作者：马左红华文深李晓明张悦军械工程学院光学与电子工程系中国人民解放军73101部队

为了进一步提高光学加密方法的安全性和抗攻击性能,利用双随机相位加密方法将图像加密,加密结果为一幅平稳分布的白噪声。利用水印技术的相关理论将加密结果隐藏在一张普通图像中,结合了加密技术和隐藏技术的优点,宿主图像并没有出现明... 详细信息

为了进一步提高光学加密方法的安全性和抗攻击性能,利用双随机相位加密方法将图像加密,加密结果为一幅平稳分布的白噪声。利用水印技术的相关理论将加密结果隐藏在一张普通图像中,结合了加密技术和隐藏技术的优点,宿主图像并没有出现明显的降质,不容易引起攻击者的注意,具有较好的抗攻击性能。在解密过程中,提出一种改进解密效果的方法,经计算其解密图像的峰值信噪比(PSNR)达到了65.313,解密图像质量得到了显著的改善。同时通过计算机仿真得出加密结果能有效抗击裁剪等影响,具有很好的鲁棒性,而且实现方法简单,有较好的实用价值。

关键词：信息安全光学图像加密双随机相位信息隐藏

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基于随机相位的光学加密及身份验证技术

基于随机相位的光学加密及身份验证技术

作者：张彩大连理工大学

学位级别：硕士

近年来图像加密技术的研究越来越引起人们的关注,并且已经在很多方面取得很大的进步,涌现出很多有效的图像加密技术。由于光学信息处理的并行性和快速性以及能够提供多种加密维数,运用光学方法对图像进行加密也成为人们研究的热点。在... 详细信息

近年来图像加密技术的研究越来越引起人们的关注,并且已经在很多方面取得很大的进步,涌现出很多有效的图像加密技术。由于光学信息处理的并行性和快速性以及能够提供多种加密维数,运用光学方法对图像进行加密也成为人们研究的热点。在这些研究中,双随机相位加密技术因其较高的安全性能而得到国内外学者的广泛关注。本文首先概述了在数据安全系统中光学技术的应用,讨论了实现安全认证的光学方法,回顾了双随机相位的光学图像加密技术在国内外的研究进展,其次对它的一些改进方案的特点作了详细介绍,并进行了计算机的仿真验证。本文在深入研究光学验证和加密系统的基础上,对传统联合变换相关器验证系统进行了改进,并设计了彩色图像的光学验证和加密方案,主要包括:(1)分析研究了基于联合变换相关器的光学验证系统,详细讨论了基于POCS算法的随机相位验证技术的实现,并进行了仿真验证。在此基础上对联合变换相关器验证系统进行了改进,实现了基于JTC非对称图像的验证。(2)设计了基于菲涅尔域的彩色图像的光学验证系统,应用相位恢复算法,实现了彩色图像的光学验证,通过计算机仿真和理论分析,验证了此方案的可行性。(3)针对现有光学加密系统的对称性给系统安全性能所带来的隐患,在菲涅尔加密系统的基础上,不增加系统元件的情况下,把图像置乱技术引入光学加密,并采用纯相位菲涅尔域加密系统,实现了彩色图像光学加密技术。此方案增大了密钥空间,引入非线性变换,相应提高了系统的安全性,最后通过计算机仿真,验证了系统的可行性。

关键词：光学图像加密双随机相位联合变换相关器彩色图像