压缩干涉的伪装图像加密关键技术研究
摘要
光学图像加密技术作为图像加密领域的重要分支之一，因其具有高速并行、容量大、
鲁棒性强等特点，在信息安全领域引起了广泛关注。干涉加密技术存在着轮廓显现效应，
双随机相位加密技术与菲涅尔加密技术对明文攻击的抵抗力弱，基于傅里叶变换的加密
技术在加密与解密过程中存在着线性与非线性问题。如何在不增加传输与存储负担的基
础上，提高光学图像加密系统的安全性、稳定性是该领域重要的研究方向。
课题“压缩干涉的伪装图像加密关键技术研究”分别针对光学加密算法的轮廓显现
效应及抵抗选择明文攻击的能力进行研究，在传统干涉图像加密算法的基础上，引入伪
装图像加密算法和tangent映射，在高效率进行加密解密的同时，提高了系统传输的安
全性。具体研究内容如下：
首先，本文研究了光学图像加密的相关算法，由于光学图像加密本身具有高速并行
的天然优势，使得信息传输及存储的效率比较高，因此主要从提高算法的安全性入手。
在对基于干涉的图像加密进行数值仿真时发现，该算法存在轮廓显现效应，对其原因进
行了分析并得出了相应结论。
其次，提出了基于压缩干涉的伪装图像加密算法，将伪装图像加密算法融入到光学
图像加密算法中。通过将秘密图像生成的稀疏密文嵌入到伪装图像中，消除了光学加密
算法的轮廓显现问题，在解密过程中，通过两种方式可以得到不同的重建图像，增强了
算法的迷惑性。通过仿真实验验证得知，该算法可以有效抵抗统计攻击、噪声遮挡攻击
以及U-net网络的攻击，进一步提高了算法的安全性。该算法的有效性和可靠性通过数
值模拟得到了验证。
最后，在sine映射的基础上提出了tangent映射，扩大了混沌映射的相空间，提高
了映射的随机程度。并将其应用到基于压缩干涉的伪装图像加密算法中，提出了一种新
的与明文关联的光学伪装图像加密算法。实验结果证明，该算法在扩大了密钥空间的同
时，实现了密钥与明文间一一映射的关系，数值分析证明该算法可以有效抵抗选择明文
攻击。
关键词：光学图像加密；压缩干涉加密；伪装图像加密；tangent映射
I
压缩干涉的伪装图像加密关键技术研究
Abstract
Opticalimageencryptiontechnology,asoneoftheimportantbranchesinthefieldof
imageencryption,hasattractedwideattentioninthefieldofinformationsecuritybecauseof
itscharacteristicsofhighspeedparallel,largecapacityandstrongrobustness.The
interferenceencryptiontechnologyhastheeffectofcontourappearance,thedoublerandom
phaseencryptiontechnologyandtheFresnelencryptiontechnologyhaveweakresistanceto
thechosenplaintextattack,andtheencryptiontechnologybasedonFouriertransformhas
linearandnonlinearproblemsintheencryptionanddecryptionprocess.Howtoimprovethe
securityandstabilityoftheopticalimageencryptionsystemwithoutincreasingtheburdenof
transmissionandstorageisanimportantresearchdirectioninthisfield.
TheprojectResearchonCompressedInterferenceCamou