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第1章 绪论1

1.1 信息安全1

1.1.1 密码学简介1

1.1.2 信息隐藏4

1.1.3 身份认证6

1.2 传统信息安全技术面临的威胁7

1.3 光学信息安全技术8

1.3.1 光学图像加密技术8

1.3.2 基于光学方法的信息隐藏技术11

1.3.3 基于光学方法的安全认证技术13

1.3.4 光学信息安全中的其他技术14

1.3.5 光学信息安全技术中存在的问题14

1.4 本书研究目的及章节安排15

第2章 光学随机相位编码技术的物理光学基础19

2.1 惠更斯-菲涅耳原理和基尔霍夫衍射公式19

2.2 菲涅耳衍射21

2.3 夫琅禾费衍射22

2.4 透镜的傅里叶变换性质23

2.5 光学相干理论25

2.5.1 空间相干性27

2.5.2 时间相干性28

2.6 热光与散斑场28

2.7 本章小结30

第3章 光学双随机相位编码技术31

3.1 双随机相位编码技术的基本原理31

3.2 加密图像的统计特性32

3.3 加密系统分析34

3.4 扩散和混淆机制35

3.5 鲁棒性能分析36

3.5.1 加密图像数值偏差对解密图像的影响36

3.5.2 仅取部分信息对加密图像的还原36

3.5.3 密钥数据偏差对解密图像的影响38

3.5.4 数据偏差对解密图像影响的数值模拟39

3.6 本章小结41

第4章 双随机相位编码系统的攻击技术42

4.1 Kerckhoff假设及攻击类型42

4.2 相位恢复算法43

4.3 几种典型的针对双随机相位编码的攻击技术44

4.3.1 选择密文攻击44

4.3.2 选择明文攻击45

4.3.3 已知明文攻击46

4.3.4 唯密文攻击46

4.4 针对基于频域振幅调制的双随机相位编码改进方法的攻击47

4.4.1 基于频域振幅调制的双随机相位编码改进方法47

4.4.2 改进方法的选择明文攻击48

4.5 针对菲涅耳域双随机相位编码系统的攻击技术49

4.5.1 菲涅耳域双随机相位编码系统49

4.5.2 攻击技术51

4.6 其他攻击技术52

4.7 本章小结52

第5章 双随机相位编码技术的安全增强方法53

5.1 基于透镜相位调制的双随机相位编码改进方法53

5.2 基于菲涅耳域双随机相位编码技术的改进方法54

5.2.1 利用菲涅耳域中的强度信息重建对称图像的方法55

5.2.2 加密过程59

5.2.3 解密过程60

5.2.4 密钥的设计方法60

5.3 算法性能62

5.4 鲁棒性分析65

5.5 抗攻击能力分析69

5.6 本章小结70

第6章 双随机相位编码技术密钥的管理方法71

6.1 RSA公钥密码体制71

6.1.1 基本原理71

6.1.2 RSA公钥密码的加密体制73

6.1.3 RSA公钥密码的认证体制73

6.1.4 RSA公钥密码体制的缺陷74

6.2 双随机相位编码密钥与密文的同时传输75

6.2.1 基本设计思想75

6.2.2 具体步骤76

6.2.3 安全性分析79

6.3 基于混沌序列的密钥管理和传输80

6.3.1 密钥的产生81

6.3.2 密钥的管理和传输81

6.4 本章小结83

第7章 基于随机相位编码的信息隐藏技术84

7.1 复振幅空间域隐藏84

7.1.1 隐藏原理84

7.1.2 隐藏信息的恢复85

7.1.3 隐藏效果分析86

7.2 实虚部空间域叠加88

7.2.1 基本原理88

7.2.2 隐藏效果分析89

7.3 基于RSA公钥密码体制的双随机相位编码信息隐藏方法91

7.3.1 基于迭代相位恢复算法的图像变换91

7.3.2 信息隐藏的具体方法92

7.3.3 隐藏信息的提取和解密93

7.3.4 安全性分析95

7.4 基于光学干涉原理的信息隐藏方法100

7.4.1 秘密图像的加密和隐藏方法101

7.4.2 隐藏效果及性能测试104

7.4.3 两幅图像的同时加密和隐藏108

7.5 本章小结109

第8章 随机相位编码信息隐藏检测技术110

8.1 信息隐藏检测技术110

8.2 基于统计假设检验的信息隐藏检测技术111

8.2.1 宿主图像与融合图像的位平面111

8.2.2 算法推导113

8.2.3 算法分析115

8.2.4 光学实现115

8.2.5 检测结果分析116

8.3 对实虚部叠加的信息隐藏方法的检测技术119

8.4 本章小结120

第9章 基于随机相位编码系统的安全认证技术121

9.1 基于有意义输出图像的安全认证系统121

9.1.1 身份认证的改进方案122

9.1.2 性能测试125

9.1.3 系统分析129

9.2 基于光学干涉系统和纯相位相关器的安全认证系统130

9.2.1 纯相位匹配滤波130

9.2.2 光学干涉认证系统132

9.2.3 性能测试135

9.3 光学多模态生物识别系统139

9.3.1 光学多模态生物识别系统140

9.3.2 生物样本预处理143

9.3.3 识别结果及性能分析145

9.4 本章小结149

第10章 基于随机相位调制的关联成像技术151

10.1 关联成像技术概述151

10.2 纠缠光关联成像154

10.3 热光关联成像155

10.4 压缩感知理论基础156

10.4.1 基本原理156

10.4.2 稀疏性与不相关性157

10.4.3 信号的稀疏表示及观测矩阵158

10.4.4 重构算法160

10.4.5 信号的重构164

10.4.6 重建的结果与分析164

10.4.7 压缩感知的优势与不足166

10.5 本章小结166

第11章 计算关联成像及其应用167

11.1 基于计算关联成像的加密方案167

11.1.1 加密原理168

11.1.2 计算关联成像加密技术的脆弱性及攻击方法169

11.1.3 攻击方法测试171

11.1.4 安全增强方法173

11.2 基于正交调制的多用户计算关联成像加密技术175

11.2.1 理论分析176

11.2.2 性能测试及分析178

11.3 基于计算关联成像的多图像加密技术180

11.3.1 理论分析181

11.3.2 性能测试及分析183

11.3.3 可能的应用分析189

11.4 本章小结189

参考文献191