基于附加密鑰復(fù)用的彩色圖像加密技術(shù)

郭飛鵬，李 婧，鞏 瓊，劉紅釗，秦 怡

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，圖像信息的非法竊取與傳播成為了目前最引人關(guān)注的信息安全問(wèn)題之一。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題，基于各種原理的圖像加密與隱藏技術(shù)被先后提出。其中，基于光學(xué)信息處理技術(shù)的圖像加密與解密系統(tǒng)尤為引人關(guān)注［1－9］，這是因?yàn)楣鈱W(xué)信息技術(shù)具有并行處理二維復(fù)數(shù)場(chǎng)的能力，并且，在加密過(guò)程中可以融合各種參數(shù)，例如光波的波長(zhǎng)、衍射距離以及偏振態(tài)等，因而具有極高的安全性。光學(xué)信息安全技術(shù)的代表性成果是由Refregier和Javidi在1995年提出的雙隨機(jī)相位編碼系統(tǒng)（double random phase encoding，DRPE），盡管該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗暴力攻擊性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)［10］，但是其固有的缺陷限制了它的廣泛應(yīng)用。例如，該系統(tǒng)要求兩個(gè)隨機(jī)相位板必須在空間位置上精確對(duì)準(zhǔn)，解密時(shí)二者的相對(duì)偏差為兩個(gè)像素大小時(shí)即導(dǎo)致解密失敗［11］；其次，該系統(tǒng)的加密結(jié)果為復(fù)分布，必須采用全息裝置進(jìn)行記錄。相比之下，由 Nomura等人提出的基于光學(xué)聯(lián)合變換相關(guān)結(jié)構(gòu)（joint transform correlator，JTC）的光學(xué)加密系統(tǒng)則克服了上述缺點(diǎn)［12］。相比于DRPE系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于明文和密鑰共享一個(gè)輸入平面，結(jié)構(gòu)更為緊湊。同時(shí)，其加密密文與解密結(jié)果均可以使用CCD等強(qiáng)度傳感器件直接記錄，因而受到了廣泛的重視，但是，JTC也逐漸暴露出一些嚴(yán)重的安全性問(wèn)題［13－15］。最近，E.Rueda等人引入了一個(gè)附加密鑰來(lái)提高JTC光學(xué)加密系統(tǒng)的安全性［16］。本文在E.Rueda所提出的改進(jìn)的JTC系統(tǒng)中，提出一種使用附加密鑰復(fù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色圖像加密的方法。……