1、信息安全中的圖像加密技術的研究是一項國際前沿課題,具有重要的學術價值,其研究成果可以直接應用到防偽與安全驗證當中,不僅具有很強的應用價值以及廣闊的發(fā)展前景,而且具有重大的社會和經濟效益,同時可以推動我國信息科學在相關領域中的發(fā)展。
　　 日常生活中,我們接觸到的大都是彩色圖像,彩色圖像更符合人類的直接感知。本文對分數(shù)傅里葉變換的理論,彩色圖像的顏色模型和顏色變換進行了簡單的介紹,并分析了現(xiàn)有的幾種常見彩色圖像加密技術。結合分數(shù)傅

2、里葉變換提出了幾種彩色圖像單通道加密技術,主要的研究內容如下:
　　 1.提出了一種基于分數(shù)傅里葉變換和相位恢復算法的彩色圖像加密技術,給出了相應的光學實現(xiàn)方法。我們可以將彩色圖像的紅綠藍分量作為一幅聯(lián)合圖來處理,充分利用了光學信息處理系統(tǒng)的并行處理特性,達到了并行處理的目的。模擬實驗驗證了該方法的有效性,在少量的幾次迭代后就可以找到非常好的近似精確解,并分析了該加密方法的安全性。
　　 2.提出了一種基于聯(lián)合分數(shù)變換相

3、關器和相位恢復算法的彩色圖像加密技術,該技術采用了聯(lián)合分數(shù)變換相關器結構,在分數(shù)頻譜平面使用一個振幅型空間光調制器加上緊貼之后的一個相位型空間光調制器,可以達到對聯(lián)合圖同時進行處理的目的。模擬實驗驗證了該方法的可行性,算法的計算流程比較復雜,設計靈活性大,密鑰空間大,在不知道相位密鑰分布的情況下,很難通過盲目反卷積運算來恢復加密圖像。該方法有一個不足之處,那就是輸入面的相位分布和分數(shù)階次P1對解密結果的作用不大,安全性主要依賴于分數(shù)頻譜

4、面相位分布和分數(shù)階次P2,這在一定程度上降低了系統(tǒng)的安全性。
　　 3.針對上述方法進行改進,提出了一種基于聯(lián)合分數(shù)變換相關器和相位恢復算法的全相位彩色圖像加密技術,該技術通過一種非線性變換將聯(lián)合分數(shù)功率譜轉換為相位分布,使得頻譜分布更加均勻化,很好的改善了分數(shù)頻譜面相位分布和分數(shù)階次P2占主導地位的情況。并且由于將聯(lián)合分數(shù)功率譜轉換成了相位分布,在分數(shù)頻譜平面只需要一個相位型空間光調制器就可以滿足解密條件,在保證安全性的前提下

5、簡化了系統(tǒng),降低了系統(tǒng)的成本,同時也可以避免前一種方法在實際使用中當兩個空間光調制器并排放置時,中間不可避免存在的空隙所帶來的一些相位誤差所引起解密圖像質量降低的現(xiàn)象。
　　 4.目前的光學加密技術研究絕大部分采用計算機模擬的手段,采用光學實驗手段研究的文獻非常少見,這不利于光學加密技術的實用化,制約了光學加密技術的進一步發(fā)展。光學信息處理系統(tǒng)與計算機處理系統(tǒng)相比的優(yōu)勢在于其速度快、高度并行處理特性等,計算機處理系統(tǒng)是無法體現(xiàn)這

6、些特性的,特別是在處理海量信息的時候,光學信息處理系統(tǒng)比計算機處理系統(tǒng)更能體現(xiàn)優(yōu)越性。針對這種現(xiàn)狀,我們提出了一種基于聯(lián)合分數(shù)變換相關器的雙隨機相位彩色圖像加密技術,并開展了實驗研究。介紹了該加密系統(tǒng)的光路,以及光路中各器件參數(shù)的選擇,通過相關的光學實驗表明,該方法可以很好的實現(xiàn)單通道彩色圖像加密。該方法使用光折變晶體材料來記錄聯(lián)合分數(shù)功率譜,作為加密結果。分數(shù)階次不正確或者相位掩膜不正確都不能得到正確的原始圖像,并且由于充分利用了分數(shù)