基于相移变换的量子图像加密算法

发布时间：2022-08-08 00:00

　　随着科技的创新,图像加密在信息、科研成果等重要资源进行保密交换和存储等方面具有非常重要的作用。量子图像加密算法是将量子图像及传统的图像处理相关联,然后将原图及加密后的量子图像均保存在量子态中。量子计算的超并行计算和量子不可克隆原理等独特性质使得量子图像加密更有效、更安全。由于量子图像表示模型NASS（Normal Arbitrary Superposition State）既可以表示灰度图像又可以表示彩色图像,并且只需要n个量子比特就可以存储一幅2ⁿ个像素的量子图像,因此本文将NASS量子图像作为加密对象,提出了两个量子加密算法,主要研究工作和创新点概括如下:1.提出基于相移变换和量子傅里叶变换的量子图像加密算法,设计了相应的量子实现线路。仿真实验表明,该算法中共有（2ⁿ+4）个随机密钥,密钥空间较大,从而提高了加密效率,像素变化率大,加密后的图像的相邻像素相关性较弱、直方图平缓,该算法具有良好的抗攻击性能。与基于输入平面和傅里叶平面随机编码的光学图像加密算法相比较密钥空间大、复杂度低,与基于量子傅立叶变换和双相位编码的新型图像加密/解密算法... 

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文创新点
    1.4 本文主要内容安排
第2章 量子计算的理论基础
    2.1 量子计算基础知识
        2.1.1 量子比特
        2.1.2 量子逻辑门
        2.1.3 内积和外积
        2.1.4 幺正变换
        2.1.5 量子不可克隆定理
        2.1.6 并行计算
    2.2 NASS量子图像表示
    2.3 量子Haar小波包变换
    2.4 量子傅里叶变换
    2.5 本章小结
第3章 基于NASS的量子图像加密算法
    3.1 相关工作
        3.1.1 双随机相位编码算法
        3.1.2 多量子比特相移门
    3.2 量子图像加密和解密
        3.2.1 量子图像加密算法
        3.2.2 量子图像解密算法
    3.3 理论分析与实验仿真
        3.3.1 直方图
        3.3.2 相邻像素相关性
        3.3.3 密钥空间
        3.3.4 计算复杂度
        3.3.5 像素变化率
        3.3.6 比较
    3.4 本章小结
第4章 基于相移变换和Haar小波包变换的量子图像加密算法
    4.1 量子Haar小波包变换及其逆变换
    4.2 量子图像加密和解密
        4.2.1 量子图像加密算法
        4.2.2 量子图像解密算法
    4.3 理论分析与实验仿真
        4.3.1 相邻像素相关性
        4.3.2 密钥空间
        4.3.3 直方图
        4.3.4 计算复杂度
        4.3.5 像素变化率
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3671280