硕士论文-信息安全中的光学加密及数字水印技术

大连理工大学硕士学位论文信息安全中的光学加密及数字水印技术姓名：丛长平申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：胡家升20091218信息安全中的光学加密及数字水印技术作者：丛长平学位授予单位：大连理工大学相似文献(10条)1.学位论文沈丽娜相移数字全息及其在信息安全方面的应用2008相移数字全息是将数字全息与相移技术相结合的一种光学技术。它是通过相移干涉的方法记录多幅干涉全息图，再利用相应的相移算法计算得到记录面上的物波光场的复振幅分布，进而基于衍射积分原理数字再现原物面上的物波光场。该技术可以在保留原物体信息的基础上很好的去除零级像和共轭像，尤其适合数字全息中的同轴记录方式。由于它除了具有数字全息的再现过程简单、灵活，便于定性和定量分析的特点外，还具有测量精度高，能实现全场测量等相移干涉术的特点，因此受到了广泛的关注和研究。特别是基于它的信息安全技术可以让光学安全技术更好的与数字信号处理和通讯系统相兼容，从而使它更是成为人们研究的热点。本论文的目的是从理论和实验两方面对相移数字全息技术进行系统的分析研究，并在此的基础上深入研究其在信息安全领域的应用技术，针对现有信息安全系统在实际应用中存在的问题，提出两种新的信息加密方法，。具体工作如下：(1)作为实际工作的理论指导，对相移数字全息的基本原理和研究现状进行介绍，包括相移数字全息中记录和再现的基本理论；全息图数字再现的各种方法；相移技术的基本原理和常用算法。(2)对相移数字全息进行了比较系统的实验研究，包括实验装置和实现方法的介绍：透射型实际物体的相移数字全息光学实验研究、SLM控制的数字物体的相移数字全息光学实验研究；提高再现像像质的数字理方法的介绍及再现像数字处理实验研究。(3)总结了现有相移数字全息在信息安全领域的具体应用方法和技术；从实际应用对光学安全系统在安全性和工作效率方面的要求着手，提出了两种新的基于相移数字全息的加密技术，并用模拟实验验证了它们的可行性和有效性。2.期刊论文刘晓珂.苏显渝.LIUXiao-ke.SUXian-yu基于图像部分加入的数字全息水印技术-光子学报2008,37(4)提出了一种以数字全息为基础的数字水印技术,实现了在原始图像中嵌入数字全息水印.考虑到传统的数字全息水印提取过程简单、易受攻击,为了提高水印信息的安全性,对传统的方法进行了改进.采用了图像部分加入的方法,将水印添加位置、水印图像大小和水印添加位置边缘像素作为水印提取密钥.实验证明,运用这种方法添加的水印具有较高的安全性.3.学位论文赫明钊数字全息图像加密及水印技术2005随着数字通信和计算机网络技术的迅猛发展，社会进入信息时代.信息技术给人们带来巨大便利的同时也对信息安全提出了更高的要求.以密码学为基础的传统的数字加密技术面对海量信息和高速处理的要求力不从心，而光学信息处理以光速进行，而且具有并行的特点；光波具有很高的时间频率以及相应的短波长，能处理的信息量很大.所以，光学信息技术为有效解决目前信息技术面临的海量信息与处理速度受限的困难提出新的希望.把光学系统的高速、大容量特点和现有的密码学理论与技术有效结合起来，需要信息光学、密码学和计算机科学的紧密结合.而具体应用有赖于切实可行的算法的研究以及高集成度、便携式、节能、耐用的微光电子器件的发展.基于光学信息处理的数字全息技术可以成功地用数学的方法模拟光学信息处理的过程，如光的传播、干涉、衍射、透镜的傅里叶变换以及全息记录和重建等，它具有变换灵活、实施方便、自由度大等优点，已成为信息光学的一个重要分支.研究者提出了种种数字全息图像加密方法，其中随机相位板的引入为实现图像加密提供了极高的安全性，得到广泛的应用.本文总结了基于信息光学的多种数字图像加密和水印技术，并从实际应用中对加密图像在传输过程中的要求着手，进行了深入研究，提出了一系列便于网络传输的新的数字图像加密和水印方法.本文工作主要包括以下几个方面：(1)将双相位板调制与三步相移干涉术结合，对图像实现了加密；并引入水印技术进一步隐藏加密图像.(2)利用随机相位板匹配，实现了用同一套传输图像对多幅图像的同时加密，它可以大大提高传输图像的利用率.(3)对分别单独利用加密衍射场的实部、虚部和相位图恢复原图像进行了系统的对比研究，发现相位图携带更多的图像信息，恢复效果最好.基于这一事实，提出了纯相位图像加密及水印技术，它可以显著降低处理和传输所需信息量.(4)提出了一种纯数字水印的“画中画”图像加密隐藏技术，该技术可把原图像加密后完美地水印隐藏于公开传送的图像中，而不引起后者表观上的改变.该方法可大大提高加密图像的隐蔽性和迷惑性，令非授权的接收方根本意识不到加密图像的存在，从而增加保密信息的安全性.它在保密通信中有着广泛的应用前景.4.期刊论文吴克难.胡家升.乌旭.WuKenan.HuJiasheng.WuXu信息安全中的光学加密技术-激光与光电子学进展2008,45(7)光学加密技术作为一种新的加密手段,近年来得到了快速发展,成为现代加密技术的重要研究内容之一.简要概括光学加密技术的产生和发展过程.就影响较大的几种光学加密技术,如双随机相位编码方法、基于分数傅里叶变换的加密方法、基于菲涅耳变换的加密方法、基于联合变换相关器的加密系统、利用离轴数字全息的加密系统和利用相移干涉技术的加密系统以及基于相位恢复算法的加密技术等作了分类评述和讨论.介绍各种加密方案的技术特点和实现方法,讨论实际应用中尚存在的问题,并对其应用前景作了进一步阐述.5.学位论文尉迟亮数字水印系统和图像的鲁棒性数字水印研究2006多媒体数据的数字化为多媒体信息的存取提供了极大的便利，极大的提高了信息表达的效率和准确性，随着IC技术的发展和Intemet的普及，多媒体通信也发展到一个前所未有的高度，人们可以通过Intemet发布自己的作品、进行网络贸易等等，随之而来的盗版问题也变得十分严重。目前，密码加密技术不能完全解决版权保护问题。密码仅能在数据从发送者到接收者传输过程中对数据进行保密，自从1993年数字水印出现以来，数字水印技术已经被认为是数字产品版权保护的有效手段。本论文首先介绍了数字水印技术所需的图像处理方面的基础知识和传统的信息安全技术和信息隐藏技术，然后为数字水印技术构建了一个系统理论框架，并论述了数字水印技术的时代背景、定义、数学模型、一般特性和要求、分类和算法、对数字水印的攻击评估及数字水印的研究现状；最后对灰度图像提出了一种基于数字全息和JPEG模型的水印新算法，在灰度图像水印算法的基础上进一步提出了一种三层嵌入和三种方式提取的自适应彩色图像水印新算法，并对这两种算法做了基本仿真测试和攻击测试，得出了肯定的结论。本论文在构建数字水印系统框架，在试图对数字水印技术建立一套系统的理论体系上，以及在提出的新的灰度图像和彩色图像的数字水印算法上均具有原创性。6.期刊论文王冬梅.黄琳.王金荣.WANGDong-mei.HUANGLin.WANGJin-rong幻方变换加密数字全息图-浙江工业大学学报2007,35(1)幻方变换加密数字图像,在某些迭代次数时会泄露原图像的信息.因此,一种改进的方法是将其与其它加密技术结合在一起,如用幻方变换加密数字全息图像.该方法先用信息光学原理将原图生成傅立叶数字全息图,再经幻方变换得到加密图像.在MATLAB上的实验结果表明,幻方变换全息图方法,生成一些类似数字全息图的图像,生成的图像彻底隐去原图的信息.相比单纯使用幻方变换的加密方法,新方法有双重因素控制,有更高的安全性.7.学位论文罗彬相干光学信息隐藏技术及其应用2006当今已进入信息时代，信息不仅已成为人们生活之必需，也已成为重要的战略资源。目前，世界许多国家已把信息控制能力视为国力和军力的重要标志。同时，信息安全也成为关注的问题，信息加密、隐藏、防伪鉴别技术是信息安全研究的热点，促进了信息隐藏的快速发展。基于光学信息处理的数据加密技术是近年来在国际上开始起步发展的一种新的“非数学”数据加密技术。光学信息处理系统具有高处理速度、高并行度、高加密维度、能快速实现卷积和相关运算，可采用位相、波长、空间频率以及光的偏振态等多维编码等特点，在某种意义上比数字方法更具优越性。本文将随机位相编码与相干光学处理系统相结合，提出了新的光学/数字信息隐藏方法——相干光学信息隐藏技术。并围绕此技术进行了实验研究，主要研究工作如下：(1)、阐述数字全息记录与再现的基本原理及联合变换相关理论。分别从空域(标量衍射理论)和频域(角谱理论)推导了菲涅耳衍射公式及其离散形式。(2)、从理论上对随机位相编码和相干光学处理系统进行了分析。提出相干光学信息隐藏技术，并对其进行了理论分析。(3)、建立相干光学信息隐藏技术的光学实验系统，利用CCD记录编码图像及密钥，用数字全息技术和光电混合联合变换相关两种方法进行了解码和相关峰检测。同时对实验中影响检测效果的若干条件，如参考光稳定性，CCD性能进行了实验研究。(4)、将光学信息隐藏技术数值化，利用Matlab编制软件，实现了一种具有多重锁、多重密钥的高密级多媒体信息隐藏系统。通过大量图像的加密、解密模拟实验，并进行了性能分析。分析结果表面，该系统可以完成对多种数字媒体信息的加密/解密，肯定了此方法的有效性、可靠性和优越性，指出此方法是一种灵敏度很高的编码方法。在数字图像信息隐藏领域有很好的应用前景。8.期刊论文王冬梅二维Arnold仿射模变换加密数字全息图-杭州电子工业学院学报2004,24(3)提出了用于M×N数字图像的二维Arnold仿射模变换公式,指出其变换周期等于MAXM×MAXN数字图像Arnold仿射模变换的周期;分析了二维Arnold仿射模变换用于数字图像加密的弊端,针对于其不足,提出将Arnold仿射模变换用于置乱虚拟光学方法生成的数字全息图,以增强该算法的安全性.9.学位论文季瑾利用数字全息实现信息加密与相位物体检测2008数字全息将光学全息技术与计算机技术相结合，它除了具有传统光学全息的优点外，还有其独特的优越性，主要表现在省去了全息干板的化学处理和能够通过计算较为方便地得到光场分布信息，因此越来越受到国内外研究者的广泛关注。光学信息处理具有容量大、速度快、并行性等优点，并且提供了一个很大的自由度来隐藏诸如相位、波长、空间频率以及光的偏振态等信息，因而研究和发展光学加密技术对拓宽光学技术全新的应用领域、为信息安全提供新的技术手段等方面具有重要的学术意义和应用前景。常见的光学信息加密系统可以分为三类，一类是典型的双随机相位加密；第二类是利用迭代相位恢复算法；第三类是利用数字全息技术。这些加密方法的共同点均是使用随机相位掩模板，加密和解密过程均需要通过光学方法实现。这些加密系统仅仅针对二维图像进行加密。本文研究了数字全息的记录和再现过程，针对二维图像和三维物体，完成数字全息的记录光路，用Fresnel近似法和卷积法对所记录的全息图进行数字重构，再现出较好的二维图像和三维物体。本文提出了一种基于数字全息技术和相位恢复算法的信息加密方法。运用相位恢复算法得到数字全息图的纯相位频谱分布，实现了对全息图的加密；对该纯相位频谱分布实施傅里叶逆变换则可以得到解密后的全息图。利用Fresnel近似法和卷积法对解密后的全息图进行数字重构得到了再现像。该加密方法显著区别于常用的随机相位加密方法，不再需要制作随机相位板。实验结果表明，该加密方法既适用于对二维图像加密，也适用于对三维物体进行加密。本文利用建立的数字全息记录和再现的实验系统，对三维相位物体进行了检测，采用四步相移法完成相位物体面形测量，利用相位解包裹算法最终得到相位物体的面形。10.学位论文朱一超全息存储系统光学加密方法研究2008随着信息社会的发展，人们所能获取并使用的数据和信息急剧增长，对信息存储技术也提出了更高的要求。在各种未来高密度光存储技术中，全息光存储以其所具有的高存储容量、高存储密度、高信息存储冗余度和超快存取速度等优点一直为人们所重视。随着研究的进一步深入，存储容量和传输速率等关键问题己逐步解决，然而，大容量存储