相位恢复算法和分数小波变换在图像加密及水印中的应用

论文摘要

随着数字通信和计算机网络技术的迅猛发展,信息安全已经越来越受到人们的关注。以数字图像保护为目的的数字图像加密技术和以版权保护为目的的数字水印技术的研究在知识产权保护,票据防伪等领域具有广阔的应用前景。与传统的计算机和电子技术相比,光学信息处理技术具有很多优点,如强大的并行数据处理能力,更多的自由度,高的数据安全性。因此,基于光学信息处理的原理及方法的信息安全技术得到了广泛的研究并发挥着重要作用。本文总结了基于信息光学的多种数字图像加密技术和数字水印技术,并结合相位恢复算法,分数小波变换及相移干涉术等技术,提出了几种便于网络传输的新的数字图像加密与水印方法。本文工作主要包括以下几个方面:(1)综述了数字光学图像加密技术和数字水印技术的研究历史和现状;简要介绍了数字光学图像加密的各种方法和数字水印的相关理论。(2)简要介绍了光波衍射理论,详细介绍了迭代相位恢复算法的原理,给出了基于迭代相位恢复算法的图像加密方法,并在此基础上,提出了一种基于迭代相位恢复算法的新颖的数字图像水印方法。该水印方法具有很好的不可感知性和鲁棒性,能够消除串扰噪声,通过计算机模拟实验,证实了这种方法的可行性和有效性。(3)介绍了分数傅立叶变换,小波变换及分数小波变换的理论,提出了一种基于分数小波变换和三步相移干涉术的图像加密方法。该加密方法结合了分数小波变换和相移干涉术在加密图像方面的优点。分数小波变换的分数阶和尺度因子以及相移干涉术的任意的相移因子都可作为加密密钥,大大增强的系统的安全性。计算机模拟实验证实了这种方法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 密码学简介
• 1.1.1 密码学概述
• 1.1.2 密码的分类
• 1.2 数字光学图像加密技术
• 1.3 数字水印技术
• 1.4 本论文的研究内容与结构安排
• 第二章 数字光学图像加密及水印技术的原理和分类
• 2.1 数字光学图像加密技术
• 2.1.1 双随机相位编码技术
• 2.1.2 纯相位加密技术
• 2.1.3 基于数字全息的相位加密技术
• 2.1.4 二次相位加密技术
• 2.1.5 基于衍射光学元件的光学加密技术
• 2.1.6 其他加密技术
• 2.2 数字水印技术
• 2.2.1 数字水印的分类
• 2.2.2 数字水印的基本特征
• 2.2.3 数字水印的主要应用领域
• 2.3 小结
• 第三章 相位恢复算法在图像加密及水印中的应用
• 3.1 光波衍射理论基础
• 3.1.1 惠更斯—菲涅耳原理
• 3.1.2 基尔霍夫衍射理论
• 3.1.3 光学傅立叶变换
• 3.2 迭代相位恢复算法的原理
• 3.3 基于迭代相位恢复算法的图像加密技术
• 3.3.1 加密原理
• 3.3.2 计算机模拟实验
• 3.4 基于迭代相位恢复算法的图像水印技术
• 3.4.1 算法原理
• 3.4.2 计算机模拟实验
• 3.5 小结
• 第四章 分数小波变换在图像加密中的应用
• 4.1 分数傅立叶变换的理论基础及光学实现
• 4.1.1 分数傅立叶变换的发展历史
• 4.1.2 分数傅立叶变换的定义
• 4.1.3 分数傅立叶变换的基本性质
• 4.1.4 分数傅立叶变换的光学实现
• 4.2 小波变换的理论基础及光学实现
• 4.2.1 小波变换的发展历史
• 4.2.2 小波变换的定义
• 4.2.3 小波变换的基本性质
• 4.2.4 小波变换的光学实现
• 4.3 分数小波变换的定义及光学实现
• 4.3.1 分数小波变换的定义
• 4.3.2 分数小波变换的光学实现
• 4.4 基于分数小波变换和相移干涉术的图像加密技术
• 4.4.1 加密原理
• 4.4.2 计算机模拟实验
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表