●前言
第1章 緒論 1
1.1 信息安全基本概念 1
1.1.1 密碼學 2
1.1.2 密碼分析學 6
1.1.3 信息隱藏 7
1.2 復振幅編碼技術簡介 9
1.2.1 基於雙SLM的復振幅編碼方法 9
1.2.2 基於單SLM的復振幅編碼方法 10
1.3 光學信息安全技術簡介 11
1.3.1 光學安全認證技術 11
1.3.2 光學圖像加密技術 12
1.3.3 光學信息隱藏技術 13
1.4 圖像加、解密效果評價 14
1.5 相位恢復算法 16
1.5.1 GS算法 17
1.5.2 誤差減少算法 18
1.5.3 輸入-輸出算法 18
1.5.4 迭代角譜算法 19
1.5.5 楊-顧算法 19
參考文獻 20
第2章 復振幅編碼技術 31
2.1 SLM簡介 31
2.2 SLM編碼復振幅實現光波調制方法概述 32
2.2.1 雙SLM級聯耦合編碼復振幅調制光波 33
2.2.2 單SLM編碼復振幅調制光波 34
2.3 基於優化單像素編碼的離散復振幅編碼方法 38
2.3.1 單像素編碼復振幅原理及實現裝置 38
2.3.2 離散復振幅優化編碼方法 41
2.3.3 仿真及結果分析 45
2.3.4 光學實驗驗證 48
2.4 基於傅裡葉頻譜相移干涉的復振幅編碼方法 48
2.4.1 傅裡葉頻譜相移干涉原理 49
2.4.2 復振幅編碼光學實現裝置 49
2.4.3 仿真及結果分析 51
參考文獻 54
第3章 典型雙隨機相位編碼繫統及攻擊方法 57
3.1 基於4f繫統的DRPE繫統及攻擊方法 57
3.1.1 基於4f繫統的DRPE繫統 57
3.1.2 針對DRPE繫統的攻擊方法 59
3.2 菲涅耳域DRPE繫統及攻擊方法 67
3.2.1 菲涅耳域DRPE繫統 67
3.2.2 選擇明文攻擊 69
參考文獻 71
第4章 基於聯合變換相關器的光學圖像加密繫統及攻擊方法 73
4.1 JTC光學圖像加密繫統 73
4.1.1 JTC結構及原理 73
4.1.2 JTC光學圖像加密繫統結構、原理及其特性仿真分析 74
4.2 JTC光學圖像加密繫統的擴展COA算法及其改進設計 82
4.2.1 JTC光學圖像加密繫統的擴展COA算法 82
4.2.2 JTC光學圖像加密繫統的改進設計 88
4.3 雙光楔JFTC 95
4.3.1 相關器結構及其原理 95
4.3.2 仿真及特性分析 98
4.3.3 實驗驗證 101
4.4 雙光楔JFTC光學圖像加密繫統 105
4.4.1 加、解密繫統及原理 105
4.4.2 仿真及結果分析 109
4.4.3 解密圖像質量優化 113
4.4.4 抗COA特性分析 117
4.5 雙光楔JFTC光學圖像加密繫統的實驗驗證 118
4.5.1 雙光楔JFTC光學圖像加密實驗裝置及實驗驗證 119
4.5.2 基於PSLM編碼的雙光楔JFTC光學圖像加密實驗裝置及實驗驗證 124
4.6 比累對切透鏡JFTC 138
4.6.1 相關器結構及原理 139
4.6.2 仿真及特性分析 141
4.6.3 實驗驗證 143
4.7 BSL-JFTC光學圖像加密繫統 145
4.7.1 加、解密繫統及原理 145
4.7.2 仿真及特性分析 148
4.7.3 BSL-JFTC光學圖像加密實驗裝置及實驗驗證 150
4.8 安全增強的非線性JTC光學圖像加密繫統 154
4.8.1 非線性JTC光學圖像加密繫統 155
4.8.2 加、解密仿真及其特性分析 157
4.8.3 抗攻擊能力分析 159
4.8.4 密文圖像中非線性項濾除分析 167
參考文獻 168
第5章 螺旋相位模板及其在光學圖像加密中的應用 172
5.1 SPM及其設計 172
5.1.1 SPM簡介 172
5.1.2 SSPM簡介 173
5.2 SSPM密鑰及其應用 175
5.2.1 使用SSPM密鑰時JTC光學圖像加密繫統的加、解密實驗 175
5.2.2 使用SSPM密鑰或RPM密鑰時DRPE繫統的加、解密仿真及其特性比較 176
5.3 SPM-JTC光學圖像加密繫統及其特性分析 178
5.3.1 繫統結構及加、解密原理 178
5.3.2 加、解密仿真及特性分析 179
5.3.3 使用SPM密鑰或RPM密鑰時，解密圖像質量比較 181
5.3.4 密鑰參量的敏感性分析 182
5.3.5 抗攻擊特性分析 183
5.3.6 實驗驗證 184
5.4 基於拓撲荷數復用的SPM-JTC光學多圖像加密繫統 185
5.4.1 繫統結構及加、解密原理 186
5.4.2 加、解密仿真 187
5.4.3 實驗驗證 190
5.5 基於非對稱SPM旋轉復用的JTC光學多圖像加密繫統 191
5.5.1 繫統結構及加、解密原理 191
5.5.2 加、解密仿真 192
5.5.3 實驗驗證 194
參考文獻 195
第6章 基於干涉原理和光矢量等幅分解的光學圖像加密技術 197
6.1 基於干涉原理和光矢量等幅分解的光學非對稱加密繫統 197
6.1.1 基於干涉原理的光學圖像加密繫統簡介 197
6.1.2 基於干涉原理和光矢量等幅分解的光學非對稱加密繫統結構、原理及其特性仿真分析 198
6.1.3 一種針對該光學非對稱加密繫統的迭代傅裡葉變換攻擊方法 206
6.2 基於干涉原理和光矢量等幅分解的光學非對稱加密繫統的改進設計 207
6.2.1 繫統結構及加、解密原理 207
6.2.2 繫統加、解密性能分析 209
6.2.3 安全性分析 211
6.2.4 魯棒性分析 213
參考文獻 214
第7章 矢量域光學圖像加密技術 216
7.1 全息術和典型矢量光束生成方法介紹 216
7.1.1 數字全息與計算全息 216
7.1.2 典型矢量光束生成方法 217
7.1.3 RPM與RPOLM的加、解密特性比較 221
7.2 基於偏振數字全息的多密鑰維度光學圖像加密技術 224
7.2.1 基於同軸偏振數字全息的三密鑰維度光學圖像加密繫統 224
7.2.2 基於離軸偏振數字全息的四密鑰維度光學圖像加密繫統 232
7.2.3 矢量光束照明的JTC光學圖像加密繫統 239
7.2.4 矢量光束照明的JFTC光學圖像加密繫統 245
7.3 條件分解策略在光學非對稱加密中的應用 252
7.3.1 條件分解策略及其數學描述 252
7.3.2 基於橢偏態截取與重構的光學非對稱加密繫統 253
7.3.3 基於橢偏光振幅重構的光學非對稱加密繫統 258
7.3.4 加、解密仿真及特性分析 261
7.3.5 基於矢量光束相干疊加的光學非對稱加密繫統 264
參考文獻 269
第8章 光學多圖像加密技術 272
8.1 基於隨機振幅調制和角度復用的傅裡葉變換全息多圖像加密技術 272
8.1.1 單圖像加、解密原理 272
8.1.2 多圖像加、解密原理 274
8.1.3 仿真及結果分析 275
8.1.4 加密效果評價及解密誤差分析 279
8.1.5 隨機振幅密鑰的生成 281
8.1.6 菲涅耳域及分數階傅裡葉變換域全振幅加密繫統 281
8.2 基於級聯光學分數傅裡葉變換的光學多圖像加密技術 283
8.2.1 加、解密原理 283
8.2.2 仿真及可行性分析 286
8.3 基於小波變換的光學多圖像加密技術 288
8.3.1 加、解密原理 288
8.3.2 光學實現 289
8.3.3 仿真及結果分析 291
參考文獻 293

本書主要內容涉及復振幅編碼及光學圖像加密的理論、方法和實驗等。自雙隨機相位編碼的概念和方法提出以來，光學圖像加密已成為信息光學的重要研究內容之一。本書在介紹光學圖像加密技術研究和發展概況的基礎上，結合作者近年的研究工作，主要講述了復振幅編碼和光學圖像加密。本書可作為光學工程、物理學（光學）等專業的高年級本科生和研究生教材，也可以作為相關領域科研人員的參考書。