復(fù)振幅編碼與光學(xué)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(xué) 2
1.1.2 密碼分析學(xué) 6
1.1.3 信息隱藏 7
1.2 復(fù)振幅編碼技術(shù)簡介 9
1.2.1 基于雙SLM的復(fù)振幅編碼方法 9
1.2.2 基于單SLM的復(fù)振幅編碼方法 10
1.3 光學(xué)信息安全技術(shù)簡介 11
1.3.1 光學(xué)安全認證技術(shù) 11
1.3.2 光學(xué)圖像加密技術(shù) 12
1.3.3 光學(xué)信息隱藏技術(shù) 13
1.4 圖像加、解密效果評價 14
1.5 相位恢復(fù)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(fù)振幅編碼技術(shù) 31
2.1 SLM簡介 31
2.2 SLM編碼復(fù)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(fù)振幅調(diào)制光波 33
2.2.2 單SLM編碼復(fù)振幅調(diào)制光波 34
2.3 基于優(yōu)化單像素編碼的離散復(fù)振幅編碼方法 38
2.3.1 單像素編碼復(fù)振幅原理及實現(xiàn)裝置 38
2.3.2 離散復(fù)振幅優(yōu)化編碼方法 41
2.3.3 仿真及結(jié)果分析 45
2.3.4 光學(xué)實驗驗證 48
2.4 基于傅里葉頻譜相移干涉的復(fù)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(fù)振幅編碼光學(xué)實現(xiàn)裝置 49
2.4.3 仿真及結(jié)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(guān)器的光學(xué)圖像加密系統(tǒng)及攻擊方法 73
4.1 JTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng) 73
4.1.1 JTC結(jié)構(gòu)及原理 73
4.1.2 JTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理及其特性仿真分析 74
4.2 JTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng)的擴展COA算法及其改進設(shè)計 82
4.2.1 JTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng)的擴展COA算法 82
4.2.2 JTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng)的改進設(shè)計 88
4.3 雙光楔JFTC 95
4.3.1 相關(guān)器結(jié)構(gòu)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(xué)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(jié)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(xué)圖像加密系統(tǒng)的實驗驗證 118
4.5.1 雙光楔JFTC光學(xué)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(xué)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(guān)器結(jié)構(gòu)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(xué)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(xué)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(xué)圖像加密系統(tǒng) 154
4.8.1 非線性JTC光學(xué)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(xué)圖像加密中的應(yīng)用 172
5.1 SPM及其設(shè)計 172
5.1.1 SPM簡介 172
5.1.2 SSPM簡介 173
5.2 SSPM密鑰及其應(yīng)用 175
5.2.1 使用SSPM密鑰時JTC光學(xué)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(xué)圖像加密系統(tǒng)及其特性分析 178
5.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(fù)用的SPM-JTC光學(xué)多圖像加密系統(tǒng) 185
5.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(fù)用的JTC光學(xué)多圖像加密系統(tǒng) 191
5.5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xué)圖像加密技術(shù) 197
6.1 基于干涉原理和光矢量等幅分解的光學(xué)非對稱加密系統(tǒng) 197
6.1.1 基于干涉原理的光學(xué)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(xué)非對稱加密系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理
及其特性仿真分析 198
6.1.3 一種針對該光學(xué)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(xué)非對稱加密系統(tǒng)的改進設(shè)計 207
6.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xué)圖像加密技術(shù) 216
7.1 全息術(shù)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(xué)圖像加密技術(shù) 224
7.2.1 基于同軸偏振數(shù)字全息的三密鑰維度光學(xué)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(xué)圖像加密系統(tǒng) 232
7.2.3 矢量光束照明的JTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng) 239
7.2.4 矢量光束照明的JFTC光學(xué)圖像加密系統(tǒng) 245
7.3 條件分解策略在光學(xué)非對稱加密中的應(yīng)用 252
7.3.1 條件分解策略及其數(shù)學(xué)描述 252
7.3.2 基于橢偏態(tài)截取與重構(gòu)的光學(xué)非對稱加密系統(tǒng) 253
7.3.3 基于橢偏光振幅重構(gòu)的光學(xué)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(xué)非對稱加密系統(tǒng) 264
參考文獻 269
第8章 光學(xué)多圖像加密技術(shù) 272
8.1 基于隨機振幅調(diào)制和角度復(fù)用的傅里葉變換全息多圖像加密技術(shù) 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(jié)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(xué)分數(shù)傅里葉變換的光學(xué)多圖像加密技術(shù) 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(xué)多圖像加密技術(shù) 288
8.3.1 加、解密原理 288
8.3.2 光學(xué)實現(xiàn) 289
8.3.3 仿真及結(jié)果分析 291
參考文獻 293