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基于分数傅里叶变换的光学图像加密与身份验证技术

作　者: 王翠
导　师: 胡家升
学　校: 大连理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光学图像加密 身份验证技术 分数傅里叶变换 联合变换相关器
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着信息时代的到来,如何确保图像信息安全越来越受到人们重视,为此涌现出大量图像加密及身份验证技术,而海量数据的处理量使传统加密技术面临严峻的考验,光学信息处理凭借高速处理能力、高并行性等独特优势成为图像加密及身份验证领域的一个研究热点,给现代加密技术带来了新的希望。在这些研究中,分数傅里叶变换因其分数级次的多变性成为图像加密领域的一种重要研究内容。本文首先概述了当前国内外光学图像加密及身份验证技术的研究进展,并在此基础上经过深入研究,改善并设计了几种新型方法,同时完成仿真实验及部分光学实验,具体包括：(1)针对Junji Ohtsubo等人提出的身份验证技术安全性较低的缺点,采用基于分数傅里叶变换的纯相位编码技术,并给出公式推导。通过光学实验证明本方法的正确性与实用性,实验表明分数级次作为额外密钥,提高了系统安全性。(2)在基于分数傅里叶变换的纯相位编码技术的基础上,设计并实现了彩色图像身份验证。计算机仿真结果表明,由于采用多通道不同分数级次加密方法,使得彩色图像加密技术具有更高的安全性。(3)对传统联合变换相关器及改善方案相移编码联合变换相关器进行了理论分析与实验仿真,在此基础上,提出相移分数编码方法,对密钥掩膜、随机相位掩膜及加密过程采用不同级次的分数傅里叶变换,实验结果证明了本方法的安全性及鲁棒性。(4)设计了基于多通道四步相移编码联合变换相关器的光学加密系统,采用分数编码方法实现了图像的加密与解密。计算机模拟结果证明了本方法的可行性,解密图像质量对比分析说明了本方法的优越性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 光学信息安全技术概述  10-13
    1.2.1 光学身份验证技术  10-11
    1.2.2 光学加密技术  11-13
  1.3 本文的研究内容和章节安排  13-15
2 相关理论基础概述  15-25
  2.1 光波标量衍射理论  15-18
    2.1.1 基尔霍夫衍射理论  15-16
    2.1.2 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射  16-18
  2.2 透镜的傅里叶变换性质  18-20
  2.3 分数傅里叶变换的基本原理及光学实现  20-24
    2.3.1 分数傅里叶变换的定义  21-22
    2.3.2 分数傅里叶变换的基本性质  22-23
    2.3.3 分数傅里叶变换的光学实现  23-24
  2.4 小结  24-25
3 基于分数傅里叶变换的纯相位编码身份验证技术  25-46
  3.1 分数傅里叶变换的纯相位编码身份验证技术的基本原理  25-29
    3.1.1 加密原理  25-26
    3.1.2 解密原理  26-29
  3.2 计算机模拟实验  29-33
  3.3 光学验证实验及结果分析  33-36
    3.3.1 光学验证实验装置  33-34
    3.3.2 光学验证实验结果分析  34-36
  3.4 彩色图像身份验证算法  36-45
    3.4.1 彩色图像的分解与合成  37
    3.4.2 算法原理与实现系统  37-39
    3.4.3 实验结果与分析  39-45
  3.5 小结  45-46
4 基于相移分数编码联合变换相关器的光学加密技术  46-60
  4.1 基于传统联合变换相关器的光学加密原理  46-49
    4.1.1 算法原理  46-48
    4.1.2 计算机仿真结果  48-49
  4.2 基于相移编码联合变换相关器的光学加密原理  49-55
    4.2.1 算法原理  50-52
    4.2.2 计算机仿真结果  52-53
    4.2.3 结果对比分析  53-55
  4.3 基于相移分数编码联合变换相关器的光学加密原理  55-59
    4.3.1 算法的改进  55-56
    4.3.2 计算机仿真结果  56-57
    4.3.3 安全性分析  57-59
  4.4 小结  59-60
5 基于多通道四步相移及联合变换相关器的光学加密技术  60-67
  5.1 基本原理  60-63
    5.1.1 相移技术基本原理  60-61
    5.1.2 算法原理  61-63
  5.2 计算机仿真结果及分析  63-66
    5.2.1 实验仿真结果及讨论  63-65
    5.2.2 质量对比分析  65-66
  5.3 小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-75

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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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