基于數(shù)字相移全息及圖像置亂的光學(xué)混沌加密算法研究.pdf

1、光學(xué)加密作為一種新的加密方法，憑借其固有的高速度、并行性、多維度、大容量等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為研究熱點(diǎn)。
　　本文首先對(duì)信息安全中的密碼學(xué)和信息隱藏技術(shù)做了簡(jiǎn)單概述，并對(duì)光學(xué)加密系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。在闡述了光學(xué)加密理論基礎(chǔ)后，介紹了幾種最典型的光學(xué)加密算法，并通過(guò)MATLAB軟件平臺(tái)仿真驗(yàn)證了用隨機(jī)振幅模板代替隨機(jī)相位模板，用菲涅爾變換代替傅里葉變換，不僅可以破壞加密系統(tǒng)的線性、還可以提升密鑰空間，從而增強(qiáng)加密系統(tǒng)的安全性；用基于lo

2、gistic混沌映射的像素置亂和純相位編碼方法對(duì)原圖像進(jìn)行預(yù)處理可以增強(qiáng)加密系統(tǒng)的安全性和抗噪聲魯棒性。
　　本文提出了一種基于數(shù)字相移全息及圖像置亂的光學(xué)混沌加密算法，該加密算法是在Tajahuerce提出的基于數(shù)字相移全息的隨機(jī)相位編碼系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)。加密系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為馬赫-曾德(M-Z)干涉儀，在其中一個(gè)光路上對(duì)待加密圖像先進(jìn)行預(yù)處理，再使用隨機(jī)振幅模板和隨機(jī)相位模板進(jìn)行擾亂，并經(jīng)過(guò)兩次菲涅爾衍射變換，得到的光波與另

3、一個(gè)光路上經(jīng)過(guò)相位延遲片的參考光波進(jìn)行干涉，并對(duì)生成的四幅全息圖進(jìn)行隨機(jī)置亂橫向疊加。
　　采用峰值信噪比(PSNR)和圖像保真度(IF)來(lái)評(píng)價(jià)算法加解密效果，仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了基于數(shù)字相移全息及圖像置亂的光學(xué)混沌加密算法的有效性、安全性以及魯棒性。該算法具有巨大的密鑰空間以及抗暴力攻擊能力，且密鑰靈敏度都在原來(lái)的基礎(chǔ)上有所提高，增強(qiáng)了加密系統(tǒng)的安全性。仿真結(jié)果證明了該加密系統(tǒng)對(duì)在信道傳輸過(guò)程中所可能受到的信號(hào)干擾和信號(hào)丟失問(wèn)題有較強(qiáng)