基于分数傅里叶变换的双图像光学加密技术研究

摘要

随着多媒体技术的快速发展,将内容相关的信息同时采取高效率和高安全性的保护措施具有重要意义。多图像光学加密技术具有高速并行性、复合容量大和密钥自由度多等特点,在军事、政府、商业和医疗中应用极其广泛。在多图像加密系统中,多幅图像的复合方式及变换算法直接影响系统安全性、加密效率和解密图像质量。
　　本文重点研究了多图像加密技术中的一个分支——基于分数傅里叶变换的双图像光学加密技术,结合置乱技术和混沌理论,提出了几种改进的加密算法,主要研究内容如下:
　　首先,提出一种基于分数傅里叶变换的双图像加密算法。两幅原始图像经振幅-相位调制成复函数,在分数傅里叶域采用类似于双随机相位编码的加密方式,得到类似白噪声的谱密度分布。该算法采用单随机相位掩模,简化光学实验装置,利于加密系统实用化。其次,提出一种基于双像素置乱和随机相位编码的双图像光学加密算法。该算法采用像素置乱来增加振幅图像的私有密钥,解决了基于振幅-相位调制的双图像加密技术中振幅图像安全级低于相位图像安全级的问题。另外,设计一种基于分数傅里叶变换和混沌置乱的双图像加密算法。该算法利用混沌系统生成伪随机序列替代随机相位掩模,混沌系统参数作为密钥,弥补随机相位掩模作为密钥不易于存储、传输和重构的不足。最后,提出一种基于多参数分数傅里叶变换的双图像加密算法。多参数分数傅里叶变换的多个参数作为系统密钥,可有效地扩大密钥空间。
　　仿真结果表明,本文提出的四种加密算法具有良好的安全性和可靠性,而且运算简单、操作性强,具有很大的应用前景。

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 基于分数傅里叶变换的光学图像加密技术发展现状

1.3 本课题主要研究内容及创新点

第2章 分数阶傅里叶变换的基础理论

2.1 分数阶傅里叶变换的定义

2.2分数阶傅里叶变换数值实现算法

2.3 二维分数阶傅里叶变换

2.4 分数阶傅里叶变换的光学实现

2.5 本章小结

第3章 基于分数傅里叶变换的双图像加密算法

3.1 双随机相位编码技术

3.2基于分数傅里叶变换的双图像加密算法

3.3基于分数傅里叶变换的双图像加密改进算法

3.4 本章小结

第4章 基于FRFT和混沌置乱的双图像加密算法

4.1 混沌理论

4.2 加密原理

4.3计算机仿真与分析

4.4本章小结

第5章 基于多参数分数傅里叶变换的双图像加密算法

5.1多参数分数傅里叶变换定义

5.2加密原理

5.3计算机仿真与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢