1 北京工业大学理学部，北京 100124
2 南阳师范学院机电工程学院，河南 南阳 473061
级联双相位密码（CDPE）系统是一种包含两个纯相位板（密文板和密钥板）的重要光学密码系统，为了提升该系统的加密效率，提出一种双图像加密方法。加密时，将密钥板的轴向距离作为控制参数，提出一种新的迭代加密算法，该算法可将两幅明文图像加密至同一个密文板中，将传统的CDPE系统的加密效率提升了1倍。解密时，当密钥板分别处于两个设定的轴向位置时，可以在输出平面得到两幅不同的明文图像。采用数值仿真和实验验证了所提方法的有效性，并研究了密钥板两个位置之间的距离对解密结果的影响。对所提方法安全性的分析表明，所提方法对于暴力破解和选择明文攻击均具有稳健性。此外，所提方法可方便地推广至多图像加密，因此CDPE系统的加密效率可以得到进一步提升。
图像处理 光学信息安全 双图像加密 位置复用 迭代加密算法
1 北京工业大学理学部，北京 100124
2 南阳师范学院机电工程学院，河南 南阳 473061
光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能，也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长，在进行加密的同时实现信息的压缩变得愈加重要，因为这将缩短处理这些数据所需的时间并有效节约存储空间。提出广义的光学图像压缩加密的概念，并将压缩策略分为明文压缩、密文压缩和明文密文同步压缩。在此基础上，介绍适合每种策略的具体压缩方法，并通过阐述这些压缩方法在一些实例中的应用，综述了光学图像压缩加密技术的研究进展，也对未来的研究方向进行了展望。
光学信息安全 压缩加密 图像压缩 光信息处理 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0400001
1 石家庄军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
提出了一种基于计算全息和随机相位编码的三维信息的加密与显示方案，在计算全息三维显示系统中，将随机相位掩模放置到计算全息的频谱信息中，重现时放置相应随机相位的共轭，并将此作为解密的密钥，实现对计算全息图中三维物体的解密和显示。该方案光路结构简单，在实现对三维物体显示的同时保证了信息的安全性，提高了加密的效率和信息的容量，数值模拟验证了方案的可行性。
全息 计算全息 光学信息安全 三维显示 随机相位编码 激光与光电子学进展
2015, 52(10): 100902
为了破解基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统, 提出一种已知公钥的攻击方法,并通过理论分析和实验仿真进行了研究。结果表明, 在已知公钥的攻击下, 攻击者可通过获取通用解密密钥恢复基于相位截断傅里叶变换的非对称光学图像加密系统的明文, 并取得了较好的破解效果。在整个攻击的实施过程中, 除了公开的加密密钥, 无需额外的资源, 同时攻击难度大大降低, 因此更具实际意义。
信息光学 光学信息安全 非对称光学图像加密 密码分析学 已知公钥攻击 information optics optical information security asymmetric optical image encryption cryptanalysis known-public key attack
1 贵州民族学院科研处, 贵州 贵阳 550025
2 桂林电子科技大学电子工程学院, 广西 桂林 541004
为了找到一种安全、高速的图像加密方法, 通过计算明文和密文的信息熵、灰度值等参数, 研究了利用光电器件,采用流密码和位平面分解相结合的加密方法的安全性和该方案的抗破译能力。结果表明, 该方案中, 对含信息量越少的图像, 加密后平均灰度变化值越大; 这种灰度变换的加密方法掩盖了各像素点之间的相关性, 密文像素点灰度随机分布, 分析者无法获得明文图像的灰度分布状况,使得分析者无法通过相关度分析提取图像轮廓, 有效隐藏重要信息。因此, 该加密方法具有极高的安全性, 同时应将密文平均灰度值作为评价参数之一。
信息光学 光信息安全 位平面分解加密 安全性评价 information optics optical information security bit plane division encryption security evaluation
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 深圳大学光电子学研究所光电子器件与系统教育部重点实验室, 广东 深圳 518060
分析了约束集投影和4f相关器的光学加密系统的安全性,并提出一种基于双强度相位恢复的已知明文攻击方法。约束集投影和4f相关器的加密系统是典型的光学密码系统,由于其解密系统可以等价于一个标准的4f系统,并且加密密钥与解密密钥相同,因此本质上仍是一个线性系统,这就为系统的安全性留下了很大隐患。该攻击方法仅利用一对输入的相位信息和相应输出的强度信息即可成功得到加密系统的密钥,提高了攻击实施的可行性。
信息光学 光学信息安全 已知明文攻击 相位恢复
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 深圳大学光电子学研究所教育部光电子器件与系统重点实验室, 深圳 518060
3 中国建设银行总行电子银行部, 北京 100032
4 中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
在光学信息安全领域,双随机相位加密方法最引人注目并得到广泛研究,但由于双随机相位加密系统是基于傅里叶变换的系统,其本质上是一种线性变换系统,明文、密文之间的函数依赖关系比较简单,这就为其安全性留下了很大的隐患。双随机相位加密方法可以用光学和数字的方式实现,提出了一种选择明文攻击的方法,利用多个冲击函数作为选择的明文,成功破解了基于数字方法实现的双随机相位加密系统,并给出了恢复密钥的解析式,此方法最大的优点在于解密图像的无损性,并从理论上加以证明,给出了实验结果。
信息光学 光信息安全 双随机相位加密 选择明文攻击
