基于相移干涉術(shù)的光學(xué)信息安全系統(tǒng)的設(shè)計及軟件實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)，計算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已進(jìn)入信息時代，信息安全問題越來越受到人們關(guān)注。自1995年美國科學(xué)家B.Javidi和P.Réfrégier提出基于傅里葉域的雙隨機(jī)相位編碼信息加密技術(shù)以來，光學(xué)圖像加密與水印技術(shù)已成為一個新的信息安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，吸引著國內(nèi)外研究人員越來越多地投身到這一研究新領(lǐng)域中。光學(xué)信息安全系統(tǒng)一般采用傅里葉變換、光學(xué)相干、菲涅耳衍射、分?jǐn)?shù)傅里葉變換、迭代相位恢復(fù)、光學(xué)全息等信息光學(xué)相關(guān)技術(shù)

2、，來完成對信息的加解密、隱藏以及提取。相比于傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)而言，光學(xué)信息安全系統(tǒng)具有大容量、多維度及高速并行數(shù)據(jù)處理能力等特點(diǎn)。
　　本論文系統(tǒng)地概述了光學(xué)信息安全的國內(nèi)外研究成果和進(jìn)展，并對一些常見的光學(xué)圖像加密和數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行了簡單介紹。本論文在相移干涉術(shù)和迭代相位恢復(fù)算法的基礎(chǔ)上結(jié)合信息安全相關(guān)領(lǐng)域的其他處理方法展開工作，提出了一些新的及改進(jìn)的方案。本論文的主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)提出了一種基于雙隨機(jī)相

3、位編碼技術(shù)與相移干涉術(shù)的信息隱藏系統(tǒng)。原始明文圖像通過相移干涉術(shù)和雙隨機(jī)相位編碼技術(shù)被編碼成多幅干涉圖后，通過選擇適當(dāng)?shù)臋?quán)重因子，將它們隱藏到宿主圖像中;利用特定的波前重建公式和逆菲涅耳變換，可以完成對隱藏信息的恢復(fù)。通過基于Matcom的MATLAB與VisualC++混合編程，開發(fā)設(shè)計了一款光學(xué)信息隱藏軟件。
　　(2)結(jié)合數(shù)字全息、相移干涉術(shù)和奇異值分解等技術(shù)，提出了一種光學(xué)數(shù)字水印方案?；叶人D像通過菲涅耳域中的雙隨機(jī)相

4、位加密技術(shù)和三步相移干涉術(shù)被加密成三幅干涉圖;通過選擇適當(dāng)?shù)臋?quán)重因子，它們被嵌入到彩色宿主圖像R、G和B分量的奇異值矩陣中。該水印方案由于引入了雙隨機(jī)相位編碼技術(shù)和奇異值矩陣分解而具有較高的安全性、較好的不可感知性和較強(qiáng)的魯棒性等特點(diǎn)，仿真實(shí)驗表明該水印方案對一般信號處理和幾何失真都具有很強(qiáng)的魯棒性。
　　(3)結(jié)合橢圓曲線公鑰密碼算法，提出了一種基于兩步相移干涉和橢圓曲線公鑰密碼的光學(xué)-數(shù)字非對稱密碼系統(tǒng)。原始明文圖像通過菲涅耳

5、域的雙隨機(jī)相位加密技術(shù)和兩步相移干涉術(shù)被加密成兩幅干涉圖;而加密過程中的會話密鑰（如幾何參數(shù)、偽隨機(jī)種子等）通過橢圓曲線進(jìn)行加密和解密。該混合非對稱密碼系統(tǒng)很好地解決了傳統(tǒng)對稱密碼系統(tǒng)中的密鑰分發(fā)與管理等難題，仿真實(shí)驗和軟件設(shè)計都證實(shí)了該系統(tǒng)的可行性。
　　(4)結(jié)合迭代相位恢復(fù)算法和橢圓曲線數(shù)字簽名算法等技術(shù)，提出了一種光學(xué)身份認(rèn)證方案。標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證圖像和用戶身份標(biāo)識的密鑰相關(guān)的哈希運(yùn)算消息認(rèn)證碼的二維碼構(gòu)建一個復(fù)振幅物體，結(jié)合使用