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基于随机相位编码的加密防伪认证系统

作　者: 崔栋
导　师: 乌旭
学　校: 大连海事大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 图像加密随机相位编码 CUDA 光信息安全技术
分类号: TN918.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着信息社会的到来,人们对于现代信息科技的依赖与日俱增,信息安全问题成为了近年来国内国际普遍关注的问题。其中加密防伪认证技术更是信息安全技术中的热点课题。由于光学系统的一些特有的属性,光学技术近来被更多的用到数据安全领域中来,跟传统的计算机和电子系统相比,基于光学技术的数据安全系统主要有两个方面的优点,首先,光学系统有与生俱来的并行处理能力,能快速的传播转换信息。其次,信息可以被隐藏在许多次元中的任意几个中,比如相位或者空间频率,也就是说光学系统有非常好的编码信息的能力。本文是基于国家自然科学基金项目“基于混沌密钥构建的随机相位编码防伪技术”。整个课题是一套完整的加密防伪认证的软硬件系统,本文主要侧重于研究实现其中的软件编码部分。本文的主要内容包括：首先介绍了光学技术在数据安全领域中的应用,阐述了光学标量衍射的基本理论以及透镜傅里叶变换的意义,介绍了4f光学处理系统,回顾了双随机相位编码技术在国内外的发展现状,对基于双随机相位编码的一些改进方案,尤其是POCS算法作了详细的介绍,并用Matlab进行了仿真。在此基础上,对原算法进行了一些研究、改进和实现,主要内容包括：(1)讨论了在POCS算法的迭代过程中,量化方式及迭代次数对于重构图像质量的影响；(2)为了最大的降低打印以及重新获取密文的过程中所产生的误差,将密文转换为二值图像,提高系统的可用性；(3)用Visual C++编写基于POCS的图像加密软件,实现对BMP, JPEG, GIF, TIF等常见格式的图像进行加解密；(4)针对POCS算法运算量大,加密速度慢的问题,尝试引入CUDA技术,利用显卡的并行处理能力进行运算,缩短加密时间。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 课题的研究内容  14-15
第二章光学信息安全理论基础  15-31
  2.1 标量衍射理论  15-21
    2.1.1 惠更斯-菲涅耳原理  15-17
    2.1.2 基尔霍夫衍射公式  17-20
    2.1.3 角谱传播理论  20-21
  2.2 透镜傅里叶变换的性质  21-23
  2.3 常见的光学信息处理系统  23-26
    2.3.1 4f相关器  23-25
    2.3.2 联合变换相关器  25-26
  2.4 双随机相位编码系统及其改进方案  26-31
    2.4.1 基于4f相关器的双随机相位编码系统  26-28
    2.4.2 基于菲涅耳变换的双随机相位编码  28-29
    2.4.3 基于分数傅里叶变换的双随机相位编码系统  29-31
第三章编码算法及其分析改进  31-49
  3.1 项目总体设计  31-33
  3.2 基于POCS算法的随机相位编码方法及其仿真研究  33-44
    3.2.1 算法原理  33-38
    3.2.2 迭代次数对重构图像质量的影响  38-40
    3.2.3 算法的鲁棒性测试  40-41
    3.2.4 算法中加入量化对重构图像质量的影响  41-44
    3.2.5 模拟应用的解码测试  44
  3.3 算法的改进  44-47
    3.3.1 加入二值化的基于POCS算法的随机相位编码方法  44-45
    3.3.2 模拟应用的解码测试  45-47
  3.4 解码方法讨论  47-49
第四章编码软件设计与实现  49-60
  4.1 开发环境  49-53
    4.1.1 编译环境  49
    4.1.2 库的选择  49-52
    4.1.3 CUDA技术  52-53
  4.2 软件总体设计  53-56
  4.3 编码性能测试  56-58
  4.4 界面设计  58-60
结论  60-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
研究生履历  66-67

基于随机相位编码的加密防伪认证系统

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