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基于双随机相位编码的图像隐藏技术研究

作　者: 石小燕
导　师: 赵道木
学　校: 浙江大学
专　业: 光学
关键词: 双随机相位编码 傅立叶变换全息 联合变换相关器 相移干涉术 图像隐藏 图像加密 相位恢复算法 Arnold变换 RGB三基色原理
分类号: TP309.7
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


数千年来,信息在人类社会进步和发展中发挥了重要作用。当今,伴随着信息时代的到来,特别是80年代以来,随着计算机和网络技术的兴起与发展,信息安全问题日益凸显。基于信息光学理论的光学信息安全技术是近20年来信息安全领域内兴起的一个重要课题。当前,随着光电技术的不断进步,光学信息安全技术不断拓展、快速发展,在安全认证、图像加密和图像隐藏等方面不断涌现出新方法、新技术,促使人们对这些新的研究课题进行深入细致地探讨。本文围绕双随机相位编码技术,将光学和数字技术相结合,研究了基于光学信息理论“双随机相位编码”技术的二元、灰度及彩色图像隐藏方法。第一章,综述了信息安全问题的理论基础、重点介绍了信息隐藏技术及其研究现状；综述了光学信息安全技术的发展概述,介绍了目前国内外的相关领域研究现状,指出了本论文研究的目的和意义；对光信息安全技术的理论基础如透镜的傅立叶变换性质、全息技术、联合变换相关器和相位恢复算法理论和研究方法作了归纳介绍。第二章,提出了基于联合变换相关器和全息技术的傅立叶域二元图像隐藏(水印)理论。利用联合变换相关器对隐藏(水印)图像进行加密,以联合功率谱的形式记录了加密信息,通过加性嵌入方式实现了加密图像傅立叶域隐藏。提出了结合图像特征的预处理方法,通过图像预处理的方法有效地降低了恢复图像中的交叉噪声,提高了恢复图像质量。该系统克服了光路对准、制作共轭相位密钥的问题,并能有效抵抗剪切、滤波和噪声等各类攻击。第三章,提出了一种基于无透镜联合变换相关器和相移干涉技术的双图像隐藏技术。该技术利用无透镜联合变换相关器实现图像的加密,并以二步相移干涉光强的形式记录加密结果,提出了双图像分割和相位调制技术以实现双图像的隐藏。该系统结构简单、信息容量小、并能有效抑制和克服交叉噪声对恢复图像的干扰。第四章,提出了一种基于Arnold变换和分数傅立叶域迭代恢复算法的彩色图像隐藏技术。根据RGB三基色原理,将彩色图像分解成R、G和B三个分量,利用Arnold变换实现多通道单分量置乱,由分数傅立叶域迭代恢复算法进一步对置乱分量进行加密；然后结合邻域相减技术将加密结果嵌入宿主图像的蓝色通道,实现了彩色图像的隐藏。第五章,提出了一种基于混合记录技术的多幅彩色图像隐藏技术。该技术利用并行多通道混合记录,将RGB三通道信息记录在一幅灰度图像上,然后通过Arnold变换和菲涅耳域迭代恢复算法实现彩色图像的置乱、加密,将多个加密复光场的相位分布函数提取出来进行叠加,得到一个加密结果。该方法通过数值与光学技术结合的方法实现了单通道彩色图像处理,大大简化了系统结构,同时能有效去除恢复图像间的交叉噪声。最后,总结了本论文已经完成的工作和主要创新点,并提出对未来工作的展望。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-11
目录  11-13
第1章 绪论  13-39
  1.1 研究背景和现状  13-21
    1.1.1 信息安全和图像隐藏  13-16
    1.1.2 光学信息安全技术  16-20
    1.1.3 彩色图像理论  20-21
  1.2 基础理论和研究方法  21-30
    1.2.1 透镜的傅立叶变换性质  21-22
    1.2.2 全息术理论  22-25
    1.2.3 联合变换相关器  25-27
    1.2.4 典型的相位恢复算法  27-30
  参考文献  30-39
第2章 基于联合变换相关器和全息术的傅里叶域图像隐藏技术  39-51
  2.1 引言  39
  2.2 理论分析及实现过程  39-44
  2.3 数值模拟讨论  44-48
  2.4 本章小结  48-49
  参考文献  49-51
第3章 基于两步相移数字全息技术和联合变换相关器的双图像隐藏  51-66
  3.1 引言  51-52
  3.2 结合两步相移技术的菲涅耳联合变换器系统加密理论  52-58
    3.2.1 图像加密理论  52-55
    3.2.2 解密的理论分析  55-56
    3.2.3 图像的隐藏  56-58
  3.3 数值模拟结果  58-63
  3.4 本章小结  63
  参考文献  63-66
第4章 基于Arnold变换和相位恢复算法的彩色图像隐藏技术  66-79
  4.1 引言  66-67
  4.2 理论分析  67-71
    4.2.1 图像加密技术  67-70
    4.2.2 图像的隐藏和提取  70-71
  4.3 数值模拟  71-75
  4.4 本章小结  75-76
  参考文献  76-79
第5章 基于并行混合技术的多彩色图像加密技术  79-93
  5.1 引言  79
  5.2 理论分析  79-84
  5.3 数值模拟  84-90
  5.4 本章小结  90
  参考文献  90-93
第6章 总结  93-95
  6.1 工作总结和主要创新点  93-94
  6.2 对未来工作的展望  94-95
攻博期间主要研究成果  95-96
致谢  96-97

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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