加權酉變換類及其在光學圖像加密中的應用.pdf

1、光信息處理的新的研究方向—-光信息安全成為信息安全科學的一個重要研究領域。光信息安全的主要方法是利用光學變換比如分數(shù)傅立葉變換由隨機密鑰算法來實現(xiàn)。分數(shù)傅立葉變換研究是在數(shù)字信號和圖像處理、模式識別以及光信息處理領域發(fā)展起來的一種新的變換分析方法，在光學圖像加密中得到成功應用。但是本文研究表明，這些基于分數(shù)傅立葉變換的光學圖像加密算法存在共同的安全隱患。因此尋找新型的更加安全有效的加密方法對于推動光信息安全技術的發(fā)展具有重要的理論意義和

2、實際應用價值。
　　本論文提出了新型的變換——加權酉變換類。此變換類包含分數(shù)傅立葉變換作為特例。通過適當選取參數(shù)，加權酉變換類應用于光學圖像加密時，不但克服了現(xiàn)有的基于分數(shù)傅立葉變換的光學圖像加密方法的不足，而且在沒有增加光學硬件和計算難度的前提下，增強了圖像加密的可靠性和安全性。本文還提出了這種加權酉變換類的離散算法，并成功地應用于圖像加密。仿真說明了這些算法提高了圖像加密方法的安全性和可靠性。本文主要研究工作如下：
　　

3、提出加權酉變換類理論。本文構(gòu)造一組依賴多個實自由參數(shù)的加權系數(shù)，由這組加權系數(shù)定義的變換稱為加權酉變換類。這種加權酉變換類包含現(xiàn)有的各種分數(shù)傅立葉變換，當自由參數(shù)取不同的形式時對應于目前的不同的分數(shù)傅立葉變換。根據(jù)自由參數(shù)取值范圍的不同，把加權酉變換類進行了簡單分類，即第一類加權酉變換類、第二類加權分數(shù)酉變換類和第三類加權酉變換類。本文還討論了這些變換的性質(zhì)。
　　發(fā)現(xiàn)基于分數(shù)傅立葉變換的現(xiàn)有圖像加密算法中存在共同的安全隱患。本文

4、詳細地分析了當前文獻中基于分數(shù)傅立葉變換的圖像加密算法的安全性，發(fā)現(xiàn)這些光學圖像加密方法中存在多種共同的安全隱患，即為第一類安全隱患—由階數(shù)參數(shù)的周期性產(chǎn)生的安全隱患、第二類安全隱患—由階數(shù)參數(shù)在實數(shù)域上的任意選取而產(chǎn)生的安全隱患、第三類安全隱患—因向量參數(shù)的冗余產(chǎn)生的安全隱患和第四類安全隱患—因向量參數(shù)的平移產(chǎn)生的安全隱患。并用數(shù)字仿真驗證了理論分析的結(jié)論。
　　提出基于加權酉變換類的光學圖像加密算法?；诩訖嘤献儞Q類的圖像加密

5、算法，不僅具有基于分數(shù)傅立葉變換的圖像加密算法所具有的優(yōu)勢，而且在沒有增加光學硬件和計算難度的前提下，克服了所有的基于分數(shù)傅立葉變換的圖像加密方法的所有安全隱患，增強了圖像加密的安全性和可靠性。本文提出基于第一類加權酉變換的光學圖像加密算法，克服了第二、三類安全隱患；提出基于第二類加權酉變換的光學圖像加密算法，克服了第一、二、三類安全隱患；提出基于第三類加權酉變換的光學圖像加密算法，克服了第一、二、三、四類安全隱患。在此基礎之上，給出了

6、基于第三類加權酉變換類的雙盲圖像加密算法。
　　提出加權酉變換類離散算法，并應用于圖像加密中。提出了一類加權酉變換類的離散算法，并且應用于圖像加密。作為離散加權酉變換算法的特例，提出了一種基于離散傅立葉變換矩陣解析特征向量基的離散分數(shù)傅立葉變換算法。把這種離散分數(shù)傅立葉變換應用于圖像加密，與現(xiàn)存的方法相比，具有很好的有效性，并且由于特征向量基選取的多樣性，使得圖像加密算法的安全性增強。同時，本文還詳盡地分析現(xiàn)有的一些離散分數(shù)傅立葉