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光学图像处理技术在彩色图像加密中的应用

作　者: 李晓翠
导　师: 杨晓苹
学　校: 天津理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 彩色图像加密 三色光栅 分数傅立叶变换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文研究了基于光学图像处理技术的彩色图像加密。利用三色光栅技术对原始彩色图像进行编码,将其编码为一幅灰度图像,此灰度图像可以作为待加密图像,采用分数傅立叶变换随机相位编码技术将其加密为稳定的白噪声,因此完成了彩色图像的加密。本文的具体研究内容主要有:1.讨论了三色光栅的编码原理及应用,利用三色光栅将原始彩色图像编码为一幅灰度图像;解码时,在傅立叶频谱面上放置空间滤波器,将三原色红光、绿光和蓝光的一级频谱滤出,再经过傅立叶逆变换得到恢复的彩色图像。编码和解码操作均可以在白光光学系统中进行。2.采用分数傅立叶变换随机相位加密技术对编码得到的灰度图像进行加密,将包含彩色信息的编码灰度图像加密为复振幅稳定的白噪声。由于分数傅立叶变换随机相位加密技术安全性很高,使用错误的密钥不会解密出原始图像,由此保证了彩色图像加密的安全性。3.利用MATLAB对多幅彩色图像的编码、加密、解密和解码的光学过程进行了计算机模拟实验,并采用融合零级频谱的方法提高了解码彩色图像的质量。最后对解码彩色图像进行图像质量综合分析,分析结果表明解码彩色图像基本恢复了原彩色图像的形状和色彩信息。本文提出的基于光学图像处理技术的彩色图像加密方法可以采用全光学系统来实现。本方法只需一套光学元件,一个相干光源,系统简便,成本较低,实用性较强。所采用的分数傅立叶变换随机相位编码,在随机掩模的基础上,将分数阶作为额外的密钥,增加了加密的重数,由原来的两个变为四个,进一步提高了系统的安全性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 研究目的和意义  9
  1.2 基于光学图像处理技术的信息加密  9-11
    1.2.1 光学信息加密  9-10
    1.2.2 彩色图像加密研究进展  10-11
  1.3 彩色图像处理基础  11-17
    1.3.1 颜色及其视觉特性  11-12
    1.3.2 三基色与色彩的合成  12-14
    1.3.3 颜色空间及变换  14-17
  1.4 本文研究内容  17-18
第二章 三色光栅编码原理  18-23
  2.1 三色光栅的由来  18-19
  2.2 三色光栅的结构  19-20
  2.3 三色光栅的频谱特性  20-21
  2.4 三色光栅的应用研究  21-23
    2.4.1 黑白底片彩色摄影技术  21
    2.4.2 新型数码相机  21-22
    2.4.3 彩色物体的相关识别  22-23
第三章 分数傅立叶变换  23-31
  3.1 分数傅里叶变换的定义和基本性质  23-25
    3.1.1 分数傅立叶变换的定义  23-24
    3.1.2 分数傅立叶变换的基本性质  24-25
  3.2 分数傅里叶变换的光学实现  25-28
    3.2.1 Lohmann I 型单透镜系统  25-26
    3.2.2 Lohmann II 型双透镜系统  26
    3.2.3 分数傅立叶变换加密系统  26-28
  3.3 分数傅立叶变换在各个领域中的应用  28
  3.4 快速分数傅立叶变换算法  28-31
第四章 彩色图像加密  31-47
  4.1 彩色图像加密和解密  31-36
    4.1.1 彩色编码过程  32-34
    4.1.2 编码图像加密过程  34
    4.1.3 编码图像解密过程  34-35
    4.1.4 解密图像解码过程  35-36
  4.2 计算机模拟  36-43
    4.2.1 128×128 彩色图像计算机模拟  36-39
    4.2.2 256×256 彩色图像计算机模拟  39-41
    4.2.3 512×512 彩色图像计算机模拟  41-43
  4.3 解密图像质量综合评价  43-47
    4.3.1 图像质量评价方法  43-45
    4.3.2 计算机模拟结果评价  45-47
第五章 结论  47-48
参考文献  48-52
发表论文和科研情况说明  52-53
致谢  53-54

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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 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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