双随机位相编码技术—仿射密码的光学实现

论文摘要

在回顾双随机位相编码技术的发展历程并总结已有双随机位相编码方案的基础上，本文对这项技术能够实现光学信息保密的密码学原理进行了新的探索，并对其安全性等问题做了较详细的分析讨论，同时就某些具体的应用提出了切实可行的方案。主要研究内容和结论如下： 提出双随机位相编码技术对光学图像的加密应属于密码学上的仿射密码，它实际上是仿射密码在光学上的一种实现；其信息保密功能源于充分利用了扩散和混淆技术，将明文与密文、密钥与密文之间的对应关系复杂化，从而达到置乱明文的目的：系统地分析了基于双随机位相编码技术的密码体制具备的五个要素以及该密码体制的理论安全性和实际安全性；根据光学成像公式，说明了基于光学4f系统和菲涅耳衍射域的双随机位相编码技术中，原始图像与加密图像之间的仿射映射关系；应用仿射密码模型和随机过程相关理论讨论了加密图像的统计特性，并通过数值模拟验证了加密图像可看作是高斯型白噪声随机过程；对基于双随机位相编码技术的密码体制在密码学上具有的特点进行了总结。 概述了二维离散多重分数傅里叶变换的光学图像加密技术，指出其对图像的加密原理依然是属于仿射密码范畴，并推导了基于标准加权类分数傅里叶变换的双随机位相编码过程的仿射映射表达式；对基于光波传播的二次位相系统

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 密码学概述
• 1.2 信息安全中的光学技术
• 1.3 双随机位相编码技术
• 1.4 双随机位相编码的其它方案
• 1.5 研究的主要内容和创新点
• 1.6 章节安排
• 1.7 本章小结
• 第二章 双随机位相编码技术中的仿射密码
• 2.1 成像过程的仿射映射关系
• 2.2 仿射密码在光学中的实现
• 2.3 双随机位相编码的理论安全性
• 2.4 双随机位相编码的实际安全性
• 2.5 加密图像的特性
• 2.6 双随机位相编码的密码学特点
• 2.7 本章小结
• 第三章 分数傅里叶域图像加密与二次位相编码系统
• 3.1 分数傅里叶变换多样性的物理图像
• 3.2 分数傅里叶域图像加密技术
• 3.3 级联与双随机位相编码
• 3.4 二次位相编码系统
• 3.5 二次位相编码过程的分数傅里叶域描述
• 3.6 本章小结
• 第四章 错误扩散和解密图像噪声
• 4.1 解密运算的么正性
• 4.2 数据偏差对解密图像的影响
• 4.3 解密噪声的统计特性
• 4.4 加密图像的部分信息
• 4.5 加密图像的二值化
• 4.6 本章小结
• 第五章 对双随机位相编码系统的攻击
• 5.1 密码分析
• 5.2 抗攻击能力分析
• 5.3 采用相位恢复算法的己知明文攻击
• 5.4 本章小结
• 第六章 双随机位相编码的密钥
• 6.1 光学4f系统中随机位相板的影响
• 6.2 非涅耳衍射光波长和位相板纵向位置的影响
• 6.3 分数傅里叶变换阶次和周期的影响
• 6.4 双随机位相编码密钥与加密图像的同时传递
• 6.5 混沌序列位相阵列
• 6.6 本章小结
• 第七章 双随机位相编码技术的应用
• 7.1 光学安全认证
• 7.2 图像隐藏
• 7.3 生物识别图像加密
• 7.4 本章小结
• 第八章 总结
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢