復振幅編碼與光學圖像加密

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 信息安全基本概念 1
1.1.1 密碼學 2
1.1.2 密碼分析學 6
1.1.3 信息隱藏 7
1.2 復振幅編碼技術簡介 9
1.2.1 基于雙SLM的復振幅編碼方法 9
1.2.2 基于單SLM的復振幅編碼方法 10
1.3 光學信息安全技術簡介 11
1.3.1 光學安全認證技術 11
1.3.2 光學圖像加密技術 12
1.3.3 光學信息隱藏技術 13
1.4 圖像加、解密效果評價 14
1.5 相位恢復算法 16
1.5.1 GS算法 17
1.5.2 誤差減少算法 18
1.5.3 輸入-輸出算法 18
1.5.4 迭代角譜算法 19
1.5.5 楊-顧算法 19
參考文獻 20
第2章 復振幅編碼技術 31
2.1 SLM簡介 31
2.2 SLM編碼復振幅實現(xiàn)光波調(diào)制方法概述 32
2.2.1 雙SLM級聯(lián)耦合編碼復振幅調(diào)制光波 33
2.2.2 單SLM編碼復振幅調(diào)制光波 34
2.3 基于優(yōu)化單像素編碼的離散復振幅編碼方法 38
2.3.1 單像素編碼復振幅原理及實現(xiàn)裝置 38
2.3.2 離散復振幅優(yōu)化編碼方法 41
2.3.3 仿真及結果分析 45
2.3.4 光學實驗驗證 48
2.4 基于傅里葉頻譜相移干涉的復振幅編碼方法 48
2.4.1 傅里葉頻譜相移干涉原理 49
2.4.2 復振幅編碼光學實現(xiàn)裝置 49
2.4.3 仿真及結果分析 51
參考文獻 54
第3章 典型雙隨機相位編碼系統(tǒng)及攻擊方法 57
3.1 基于4f系統(tǒng)的DRPE系統(tǒng)及攻擊方法 57
3.1.1 基于4f系統(tǒng)的DRPE系統(tǒng) 57
3.1.2 針對DRPE系統(tǒng)的攻擊方法 59
3.2 菲涅耳域DRPE系統(tǒng)及攻擊方法 67
3.2.1 菲涅耳域DRPE系統(tǒng) 67
3.2.2 選擇明文攻擊 69
參考文獻 71
第4章 基于聯(lián)合變換相關器的光學圖像加密系統(tǒng)及攻擊方法 73
4.1 JTC光學圖像加密系統(tǒng) 73
4.1.1 JTC結構及原理 73
4.1.2 JTC光學圖像加密系統(tǒng)結構、原理及其特性仿真分析 74
4.2 JTC光學圖像加密系統(tǒng)的擴展COA算法及其改進設計 82
4.2.1 JTC光學圖像加密系統(tǒng)的擴展COA算法 82
4.2.2 JTC光學圖像加密系統(tǒng)的改進設計 88
4.3 雙光楔JFTC 95
4.3.1 相關器結構及其原理 95
4.3.2 仿真及特性分析 98
4.3.3 實驗驗證 101
4.4 雙光楔JFTC光學圖像加密系統(tǒng) 105
4.4.1 加、解密系統(tǒng)及原理 105
4.4.2 仿真及結果分析 109
4.4.3 解密圖像質(zhì)量優(yōu)化 113
4.4.4 抗COA特性分析 117
4.5 雙光楔JFTC光學圖像加密系統(tǒng)的實驗驗證 118
4.5.1 雙光楔JFTC光學圖像加密實驗裝置及實驗驗證 119
4.5.2 基于PSLM編碼的雙光楔JFTC光學圖像加密實驗裝置及實驗驗證 124
4.6 比累對切透鏡JFTC 138
4.6.1 相關器結構及原理 139
4.6.2 仿真及特性分析 141
4.6.3 實驗驗證 143
4.7 BSL-JFTC光學圖像加密系統(tǒng) 145
4.7.1 加、解密系統(tǒng)及原理 145
4.7.2 仿真及特性分析 148
4.7.3 BSL-JFTC光學圖像加密實驗裝置及實驗驗證 150
4.8 安全增強的非線性JTC光學圖像加密系統(tǒng) 154
4.8.1 非線性JTC光學圖像加密系統(tǒng) 155
4.8.2 加、解密仿真及其特性分析 157
4.8.3 抗攻擊能力分析 159
4.8.4 密文圖像中非線性項濾除分析 167
參考文獻 168
第5章 螺旋相位模板及其在光學圖像加密中的應用 172
5.1 SPM及其設計 172
5.1.1 SPM簡介 172
5.1.2 SSPM簡介 173
5.2 SSPM密鑰及其應用 175
5.2.1 使用SSPM密鑰時JTC光學圖像加密系統(tǒng)的加、解密實驗 175
5.2.2 使用SSPM密鑰或RPM密鑰時DRPE系統(tǒng)的加、解密仿真及其特性比較 176
5.3 SPM-JTC光學圖像加密系統(tǒng)及其特性分析 178
5.3.1 系統(tǒng)結構及加、解密原理 178
5.3.2 加、解密仿真及特性分析 179
5.3.3 使用SPM密鑰或RPM密鑰時，解密圖像質(zhì)量比較 181
5.3.4 密鑰參量的敏感性分析 182
5.3.5 抗攻擊特性分析 183
5.3.6 實驗驗證 184
5.4 基于拓撲荷數(shù)復用的SPM-JTC光學多圖像加密系統(tǒng) 185
5.4.1 系統(tǒng)結構及加、解密原理 186
5.4.2 加、解密仿真 187
5.4.3 實驗驗證 190
5.5 基于非對稱SPM旋轉(zhuǎn)復用的JTC光學多圖像加密系統(tǒng) 191
5.5.1 系統(tǒng)結構及加、解密原理 191
5.5.2 加、解密仿真 192
5.5.3 實驗驗證 194
參考文獻 195
第6章 基于干涉原理和光矢量等幅分解的光學圖像加密技術 197
6.1 基于干涉原理和光矢量等幅分解的光學非對稱加密系統(tǒng) 197
6.1.1 基于干涉原理的光學圖像加密系統(tǒng)簡介 197
6.1.2 基于干涉原理和光矢量等幅分解的光學非對稱加密系統(tǒng)結構、原理
及其特性仿真分析 198
6.1.3 一種針對該光學非對稱加密系統(tǒng)的迭代傅里葉變換攻擊方法 206
6.2 基于干涉原理和光矢量等幅分解的光學非對稱加密系統(tǒng)的改進設計 207
6.2.1 系統(tǒng)結構及加、解密原理 207
6.2.2 系統(tǒng)加、解密性能分析 209
6.2.3 安全性分析 211
6.2.4 魯棒性分析 213
參考文獻 214
第7章 矢量域光學圖像加密技術 216
7.1 全息術和典型矢量光束生成方法介紹 216
7.1.1 數(shù)字全息與計算全息 216
7.1.2 典型矢量光束生成方法 217
7.1.3 RPM與RPOLM的加、解密特性比較 221
7.2 基于偏振數(shù)字全息的多密鑰維度光學圖像加密技術 224
7.2.1 基于同軸偏振數(shù)字全息的三密鑰維度光學圖像加密系統(tǒng) 224
7.2.2 基于離軸偏振數(shù)字全息的四密鑰維度光學圖像加密系統(tǒng) 232
7.2.3 矢量光束照明的JTC光學圖像加密系統(tǒng) 239
7.2.4 矢量光束照明的JFTC光學圖像加密系統(tǒng) 245
7.3 條件分解策略在光學非對稱加密中的應用 252
7.3.1 條件分解策略及其數(shù)學描述 252
7.3.2 基于橢偏態(tài)截取與重構的光學非對稱加密系統(tǒng) 253
7.3.3 基于橢偏光振幅重構的光學非對稱加密系統(tǒng) 258
7.3.4 加、解密仿真及特性分析 261
7.3.5 基于矢量光束相干疊加的光學非對稱加密系統(tǒng) 264
參考文獻 269
第8章 光學多圖像加密技術 272
8.1 基于隨機振幅調(diào)制和角度復用的傅里葉變換全息多圖像加密技術 272
8.1.1 單圖像加、解密原理 272
8.1.2 多圖像加、解密原理 274
8.1.3 仿真及結果分析 275
8.1.4 加密效果評價及解密誤差分析 279
8.1.5 隨機振幅密鑰的生成 281
8.1.6 菲涅耳域及分數(shù)階傅里葉變換域全振幅加密系統(tǒng) 281
8.2 基于級聯(lián)光學分數(shù)傅里葉變換的光學多圖像加密技術 283
8.2.1 加、解密原理 283
8.2.2 仿真及可行性分析 286
8.3 基于小波變換的光學多圖像加密技術 288
8.3.1 加、解密原理 288
8.3.2 光學實現(xiàn) 289
8.3.3 仿真及結果分析 291
參考文獻 293