基于數(shù)字全息的光學(xué)圖像加密技術(shù)的研究.pdf

1、西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于數(shù)字全息的光學(xué)圖像加密技術(shù)的研究姓名：陸紅強(qiáng)申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：趙建林20050301西 北 工 業(yè) 大 學(xué)碩 士 學(xué) 位 論 文I n v e s t i g a t i o n o f o p t i c a l i m a g e e n c r y p t i o n t e c h n i q u e s b a s e do n d i g i t a l h

2、 o l o g r a p h y *Ab s t r a c tW i t h t h e d e v e l o p m e n t o f I n t e r n e t a n d t h e i n c r e a s e o f t h e r e q u i r e m e n t f o r i m a g et r a n s m i s s i o n , i n f o r m a t

3、i o n s e c u r i t y a n d d a t a e n c r y p t i o n a r e b e c o m i n g m o r e a n d m o r ei m p o r t a n t . M a n y o p t i c a l s y s t e m s h a v e b e e n p r o p o s e d a n d u s e d i

4、 n d a t a s e c u r i t y f i e l d f o r t h ed i s t i n c t a d v a n t a g e s o f p r o c e s s i n g c o m p l e x t w o - d i m e n s i o n a l d a t a i n p a r a l l e l a n dt r a n s m i t i n g

5、 a t g r e a t s p e e d . B y a n a l y z i n g a n d d i s c u s s i n g t h e t e c h n i q u e s o f F o u r i e rt r a n s f o r m , f r a c t i o n a l F o u r i e r t r a n s f o r m a n d p i x e l

6、 s c r a m b l i n g , m e t h o d s o f F o u r i e r t r a n s f o r me n c r y p t i o n a s w e l l a s f r a c t i o n a l F o u r i e r t r a n s f o r m e n c r y p t i o n h a v e b e e n p r o p o

7、 s e d a n dn u m e r i c a l l y s i m u l a t e d . T h e p r i n c i p l e w o r k i s a s f o l l o w s :( 1 ) T h e f l e x i b i l i t y a n d r e l i a b i l i t y o f o p t i c a l i m a g e e n c

8、 r y p t i o n m e t h o d s b a s e d o nF o u r i e r t r a n s f o r m a r e t h e o r e t i c a l l y a n d s i m u l a t i v e l y p r o v e d . I t i s s h o w n f o r m n u m e r i c a l s i m u l a

9、t i o n t h a t t h e o r i g i n a l i m a g e c a n b e r e c o n s t r u c t e d o n l y w h e n p a r t o f t h e e n c r y p t e d i m a g e i s u s e d . T h e r e l a t i o n s h i p c u r v e s

10、 b e t w e e n p i x e l s n u m b e r o f t h e d e c r y p t i n g i m a g e a n dt h e e n e r g y , n o i s e a s w e l l a s S N R o f t h e d e c o d e d i m a g e a r e g i v e n . B y i n t r

11、 o d u c i n g p i x e ls c r a m b l i n g , t h e s e c u r i t y s t r e n g t h o f p r o p o s e d m e t h o d i s g r e a t l y i m p r o v e d .( 2 ) B a s e d o n t h e s p a c e - f r e q u e n c y

12、 j o i n t r e p r e s e n t a t i o n f e a t u r e s o f f r a c t i o n a l F o u r i e rt r a n s f o r m , a n o v e l o p t i c a l i m a g e e n c r y p t i o n m e t h o d a n d a n i m p r o v e d

13、 c o l o r i m a g ee n c r y p t i o n m e t h o d a r e b o t h p r o p o s e d . T h e s e m e t h o d s a r e p r o v e d b y s i m u l a t i o n , a n d t h er e l a t i v e e r r o r b e t w e e n

14、o r i g i n a l i m a g e a n d d e c o d e d i m a g e v e r s u s t h e d e v i a t i o n o f d i f f e r e n tf r a c t i o n a l o r d e r s O p i s a l s o d i s c u s s e d . C o m p a r e d w i t h

15、 F o u r i e r t r a n s f o r m e n c r y p t i o n , t h es e c u r i t y u s i n g t h e s e t w o m e t h o d s f o r o p t i c a l i m a g e e n c r y p t i o n i s g r e a t l y i m p r o v e d d u

16、e t ot h e i n t r o d u c t i o n o f t h e f r a c t i o n a l F o u r i e r t r a n s f o r m.( 3 ) B y a n a l y z i n g t h e e f e c t s o f l i n e a r C a n o n i c a l t r a n s f o r m , a s p

17、a t i a l l i g h t m o d u l a t o ra n d p i x e l s c r a m b l i n g o n t h e Wi g n e r d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n , w e d e r i v e a m a t r i x m e t h o d f o r a u t o m a t i c a l

18、 l y a n d e f i c i e n t l y d e t e r m i n i n g t h e p o s i t i o n , s p a t i a l e x t e n t , s p a t i a l f r e q u e n c y e x t e n t a n d t h e s p a c e b a n d w i d t h p r o d u c t o

19、f t h e s i g n a l a t a n y p o i n t i n t h e e n c r y p t i o n p r o c e s si n c l u d i n g t h e v a l u e s o f t h e t h e s e p a r a m e t e r s i n t h e f i n a l e n c r y p t e d i m

20、 a g e . T h i s m e t h o d a l s oa l l o w u s t o s e l e c t t h e m o s t e f i c i e n t w a y f r o m t h e b u l k o p t i c a l s y s t e m s a n d a v a i l a b l er e c o d i n g m e t h o d

21、 s , i . e . , i d e n t i f y i n g t h e s p a c e b a n d w i d t h p r o d u c t o f t h e i n p u t s i g n a l , t h e m i n i m u m s i z e o f l e n s a p e r t u r e s , t h e s a m p l e s p a

22、 c e a n d t o t a l s a m p l e n u m b e r o f C C D a n d s p a t i a l l i g h t m o d u l a t o r , t h e n e e d o f m a g n i f i c a t i o n b e f o r e t h e s i g n a l p a s s e s t h r o u g

23、 h a S L Mo r w h e n t h e s i g n a l r e a c h e s t h e c a m e r a . K e y w o r d s : o p t i c a l i m a g e e n c r y p t i o n , f r a c t i o n a l F o u r i e r t r a n s f o r m s , o p t i c

24、a l p i x e ls c r a m b l i n g d e v i c e , W i g n e r d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n , s p a c e b a n d w i d t h p r o d u c t* 麗 而 o r t e d b y P o s t g r a d u a t e S e e d s F o u n d a