gyrator变换域局域随机相位编码算法.docVIP

  gyrator 变换域局域随机相位编码算法# 刘正君* （哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院自动化测试与控制系，哈尔滨，150001） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：基于 gyrator 变换提出一种局域随机相位编码算法。在原图像及其频谱平面进行局域 的随机相位编码加密数据。其中定义局域区域的几何参数可作为加密算法的附加密码来提 高本算法安全性。该加密算法可以由计算机系统通过数字方式实现，也可利用光学系统实 现。利用数值模拟方式验证了该加密算法的有效性和安全性。模拟结果表明该加密算法具 有较好的安全性。 关键词：光学信息处理；gyrator 变换；图像加密；局域随机相位编码 中图分类号：O438.2 Local random phase encoding algorithm in gyrator domain LIU Zhengjun (Department of Automatic Measurement and Control, School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001) Abstract: A kind of local random phase encoding algorithm is proposed based on gyrator transform. The data is encrypted after local random phase encoding is performed in orignal image and its frequency plane. Here the geographic parameters defining local area can serve as the additional key for increasing security of the encryption algorithm. This encryption method can be implemented by digital way with computer, and can also be realized by optical system. Numerical simulation has been given in order to demonstrate the effectness and performance of the algorithm. The simulated results indicate that the method has good security. Key words: Optical information processing; gyrator transform; image encryption; local random phase encoding 0 引言 随着计算机技术的迅速发展，信息的安全储存和传输日益成为重要的研究课题。自从 Javidi 等人[1]提出双随机相位编码技术以来，人们发展了多种随机相位编码技术，如分数傅 里叶变换域[2]和菲涅耳变换域[3]随机相位编码算法。由于随机相位编码不改变系统的总光能， 因此该编码还可以多次执行[4]来提高算法的安全性。后来人们报道了其他编码形式的图像加 密算法，如振幅编码[5]、多重分数余弦变换[6]、多倍图像加密技术[7]和双图像加密[8, 9]。这些 算法从不同角度考虑图像加密算法的安全性和加密容量等性能，如引入较多数量的密码可以 提高算法的安全性；多倍图像加密算法可以同时加密更多的秘密信息。光学 gyrator 变换是 近年来由 Rodrigo 等人[10, 11]提出的一种分数阶变换，随后该变换被用于不同类型的加密算法 中[12-15]。 本文基于 gyrator 变换设计一种局域随机相位编码的图像加密算法。原始图像作为振幅 数据被输入到加密系统中。首先在系统的输入平面，利用局域的随机相位与原始图像合成为 复函数。利用一个矩形区域控制局域随机相位编码的范围。然后对该复函数进行 gyrator 变 换。这样的编码连续进行多次后可以得到加密图像。通过数值模拟验证了该算法的安全性和 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20102302120009)；国家自然科学基金；哈尔滨工业大学科研创新基金(HIT.NSRIF.2009038) 作者简介：刘正君(1979-)，男，副教授，主要研究方向：分数傅里叶变换，图像加密，光束整形. E-mail: zjliu@h