基于相移干涉術的光學信息安全系統(tǒng)的設計及軟件實現(xiàn).pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)，計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，人類社會已進入信息時代，信息安全問題越來越受到人們關注。自1995年美國科學家B.Javidi和P.Réfrégier提出基于傅里葉域的雙隨機相位編碼信息加密技術以來，光學圖像加密與水印技術已成為一個新的信息安全領域的研究熱點，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域中。光學信息安全系統(tǒng)一般采用傅里葉變換、光學相干、菲涅耳衍射、分數(shù)傅里葉變換、迭代相位恢復、光學全息等信息光學相關技術

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。
　　本論文系統(tǒng)地概述了光學信息安全的國內(nèi)外研究成果和進展，并對一些常見的光學圖像加密和數(shù)字水印技術進行了簡單介紹。本論文在相移干涉術和迭代相位恢復算法的基礎上結合信息安全相關領域的其他處理方法展開工作，提出了一些新的及改進的方案。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相

3、位編碼技術與相移干涉術的信息隱藏系統(tǒng)。原始明文圖像通過相移干涉術和雙隨機相位編碼技術被編碼成多幅干涉圖后，通過選擇適當?shù)臋嘀匾蜃?，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。通過基于Matcom的MATLAB與VisualC++混合編程，開發(fā)設計了一款光學信息隱藏軟件。
　　(2)結合數(shù)字全息、相移干涉術和奇異值分解等技術，提出了一種光學數(shù)字水印方案?；叶人D像通過菲涅耳域中的雙隨機相

4、位加密技術和三步相移干涉術被加密成三幅干涉圖;通過選擇適當?shù)臋嘀匾蜃?，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相位編碼技術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的魯棒性等特點，仿真實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的魯棒性。
　　(3)結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-數(shù)字非對稱密碼系統(tǒng)。原始明文圖像通過菲涅耳

5、域的雙隨機相位加密技術和兩步相移干涉術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)、偽隨機種子等）通過橢圓曲線進行加密和解密。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，仿真實驗和軟件設計都證實了該系統(tǒng)的可行性。
　　(4)結合迭代相位恢復算法和橢圓曲線數(shù)字簽名算法等技術，提出了一種光學身份認證方案。標準認證圖像和用戶身份標識的密鑰相關的哈希運算消息認證碼的二維碼構建一個復振幅物體，結合使用