基于混沌的虛擬光學(xué)圖像加密關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信息被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)社會(huì)領(lǐng)域中。正因如此，人們迫切地需要安全、可靠、高效的信息安全技術(shù)。而光學(xué)信息安全技術(shù)因其具有大容量、高速并行、多維度等天然優(yōu)勢(shì)，成為了信息安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，數(shù)字圖像由于具有直觀、形象和生動(dòng)等特點(diǎn)，成為了最重要的信息表達(dá)形式之一。因此，對(duì)基于光學(xué)理論與方法的圖像加密技術(shù)的研究具有很高的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文對(duì)幾類典型的虛擬光學(xué)加密技術(shù)進(jìn)行了分析研究，并以

2、混沌理論為基礎(chǔ)，提出了新的光學(xué)圖像加密方案。論文的主要工作及貢獻(xiàn)概括如下：
　　（1）在深入分析虛擬光學(xué)成像系統(tǒng)安全性的基礎(chǔ)上，提出了基于混沌的改進(jìn)加密算法。引入混沌系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建隨機(jī)模板，對(duì)混沌系統(tǒng)的選取和混沌輸出序列的預(yù)處理進(jìn)行了討論。借助于混沌系統(tǒng)的非線性、偽隨機(jī)、初值高度敏感等特性提高算法的安全性。并且在虛擬環(huán)境下對(duì)明文和隨機(jī)模板在透鏡前的干涉過(guò)程引入權(quán)重因子?，進(jìn)一步提高算法對(duì)密鑰的敏感性。理論分析和數(shù)值仿真表明，結(jié)合混沌后

3、的加密系統(tǒng)具有較高的安全性。
　?。?）針對(duì)虛擬光學(xué)成像系統(tǒng)中密文對(duì)明文不敏感的問(wèn)題，提出了基于混沌的安全增強(qiáng)型虛擬光學(xué)成像加密算法。提出的算法借助混沌系統(tǒng)的初值敏感性，通過(guò)與明文相關(guān)的密鑰設(shè)計(jì)克服了原算法中密文對(duì)明文不敏感的缺陷，使得明密文之間具有“雪崩效應(yīng)”，能夠抵御選擇明文和已知明文攻擊。仿真實(shí)驗(yàn)從統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析和密鑰敏感性測(cè)試等方面驗(yàn)證了提出的算法具有較小的密鑰體積、較大的密鑰空間和高度的密鑰敏感性。
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4、）針對(duì)菲涅耳域的雙隨機(jī)相位編碼算法，提出了基于混沌的改進(jìn)算法。該系統(tǒng)通過(guò)預(yù)先將原圖像編碼為相位信息，在雙隨機(jī)相位編碼模塊后基于復(fù)值圖像振幅及相位替代的再次加密，和引入三種不同的混沌系統(tǒng)來(lái)生成所需要的隨機(jī)模板等改變，使得算法對(duì)密鑰更加敏感，密文分布更為均勻。仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)算法進(jìn)行了有效性分析、統(tǒng)計(jì)分析以及密鑰敏感性測(cè)試，結(jié)果表明改進(jìn)的算法有效提的升了原算法的安全性。
　?。?）針對(duì)一些多圖像加密算法存在的縱向疊加串?dāng)_和系統(tǒng)容量較低等問(wèn)題