基于改进后多维数据加密系统的多图像光学加密算法的研究 - 物理学报.pdf

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 8 (2013) 084202 基于改进后多维数据加密系统的多图像光学 加密算法的研究* 1 1 2 徐宁 陈雪莲 杨庚 1) ( 南京邮电大学光电工程学院, 南京 210046 ) 2) ( 南京邮电大学计算机学院, 南京 210046 ) ( 2012年8月14 日收到; 2012年11月2 日收到修改稿) 提出了以改进后的基于虚拟成像的多维数据加密系统(VOI) 为基础的多图像加密算法. 首先构造多幅图像横向 叠加作为加密对象, 结合改进后的VOI 系统完成加密. 对VOI 系统做了三方面改进: 加密图像编码为相位信息, 提 高了图像的可分辨性和系统的解密效果; 随机相位板与随机振幅板结合, 提升了系统的密钥空间和对抗暴力攻击的 能力; 像平面前增添随机相位板, 增强了系统的安全性. 采用峰值信噪比评价算法加密效果, 计算结果表明本算法与 原算法相比具有更好的有效性、鲁棒性和安全性. 关键词: 多维数据加密系统, 虚拟光学, 相位编码, 峰值信噪比 PACS: 42.30.−d DOI: 10.7498/aps.62.084202 2 算法描述 1 引言 2.1 加密算法 基于光学理论与方法的数据加密是光学信息 安全领域中一个较为活跃的研究方向1−8 . 近年来, 本文提出的多图像加密由两部分组成, 加密 光学加密技术不仅针对单幅图像的加密, 多图像加 图像采用目前市场上普遍使用的标准二维码图像, 密也成为研究热点. 它在多用户认证、内容分发、 读取传输均可通过手机, 使用方便, 具有实用价值. 提高秘密信息传输效率等方面具有很高的应用价 第一部分通过计算机完成四幅二维码图像的横向 9 叠加, 该部分的物理模型如图 1 所示. f x y ; 值. 主要方法包括位相抽取 、数字全息术、波长 1 1 1 10 11 f x y ; f x y ; f x y 分别表示待加密的四 复用 、扩频技术 、计算全息和联合迭代相位 2 2 2 2 2 2 4 4 4 恢复等. 然而, 现有方法大多采用多幅加密图像经 幅二维码图像, 经编码横向叠加的二维码图像由 编码后实施的纵向迭加操作, 其所产生的加性串扰 f x y 表示. 从图1 中可以看出, f 包含了原f 1, f 2 , 造成提取图像质量明显下降, 复用容量被严重限制. f 3 , f 4 的所有信息, 其过程如(1) 式 为此, 本文提出基于横向叠加多图像加密算法, 并 f x y SUM{f x y ;f x y ; 1 1 1 2 2 2 结合改进后的多维数据加密系统(VOI) 光学加密 f x