量子保密通信中量子信息隐藏算法的设计与分析

发布时间：2020-10-13 12:56

　　 量子信息隐藏是量子密码学和量子通信网络相结合的一个热门研究课题,它以量子态作为信息的载体,通过隐写技术实现信息隐蔽传输的目的。作为量子信息隐藏在量子保密通信领域中一个重要应用,量子图像信息隐藏可以为保护政府机密信息、商业交易信息和个人隐私信息提供更加安全的技术,具有重要的现实意义。回顾量子图像信息隐藏现有的研究成果,可发现量子图像水印算法陷入了弱稳健性的困境,且量子图像隐写算法面临着如何在隐蔽性和嵌入效率上保持平衡的挑战。因此,本文对如何提高量子图像水印算法的稳健性和平衡量子图像隐写算法的隐蔽性与嵌入效率进行了设计与分析,具体的研究内容如下:(1)基于使用密钥的受控最低有效位修改技术的稳健性和对数极坐标量子图像表示模型(QUALPI)的几何特性,提出了一种稳健型量子图像水印算法。针对最低有效位修改技术透明性强但稳健性弱的特点,新算法不但运用量子密钥分发技术来抵抗扫描与复印攻击,而且运用QUALPI量子图像旋转和缩放的不变性特点来抵抗几何变换攻击,可以更好地保证量子水印图像的透明性和稳健性。(2)基于运用修改方向(EMD)嵌入方法的嵌入效率高和增强型量子图像表示模型(NEQR)的灵活性,提出了一种高效的量子图像隐写算法。相比于最低有效位修改技术的低嵌入效率,EMD嵌入方法有着更高的嵌入效率,这是因为对载体像素组中不同像素的灰度值的修改方向,代表了不同的秘密信息。设计实现EMD嵌入方法的量子线路,为理解新算法的嵌入过程和提取过程提供了一种捷径。(3)基于矩阵编码的嵌入效率高与隐蔽性强,以及量子彩色图像表示模型(NCQI)的高冗余量,提出了一种高效且隐蔽性强的量子图像隐写算法。与EMD嵌入方法相似,矩阵编码的嵌入效率高是因为对载体像素组中不同像素的最低有效位的修改,代表了不同的秘密信息。同时,矩阵编码通过对载体像素的最低有效位进行修改,使其具有隐蔽性强的优点。基于矩阵编码,新算法不仅避免将秘密信息嵌入在载体像素的敏感位置,而且能有效减少对载体像素的修改。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O413;TN918.4
【部分图文】：

南京信息工程大学硕士学位论文0 11 0 有 Hadamard 门（简称H 门）、11 1 0 1 , ,21 1 0 0 iY Zi 子线路如图 2-1 所示，其中：到 10 12 ；Y 门的作用是将持状态 0 不变，将状态 1 变到

得到关于密钥的任何信息。因此，借助于量子密钥分发协议的安全性，本章提出了一种基于密钥的受控最低有效位修改技术的稳健型量子图像水印算法。新算法由量子水印图像的嵌入过程和提取过程两部分组成，其流程图如图3-1所示。C WCWW图3-1 稳健型量子图像水印算法的流程图3.2量子水印图像的嵌入过程量子水印图像的嵌入过程如下所述：

本节将给出若干新算法在经典计算机MATLAB R2012a环境下得到的实验数据。实验所用的载体灰度图像为“Girl”、“Woman”、“Lena”和“Vegetables”，水印二值图像为“Thumbs-up”、“Recycling”、“Ribbon”和“Butterfly”，分别如图3-8和图3-9所示，其图像大小均为256 256。这些图像是从相关领域标准图库中选择得到的。图3-8 实验所用的载体灰度图像图3-9 实验所用的水印二值图像3.4.1 透明性原始的量子载体图像和含水印的量子载体图像之间的保真度，是评估量子图像水印算法透明性最常用的方法。在经典数字图像处理中，峰值信噪比（PSNR）则是最广泛使用的评鉴画质的测量方法。假设原始的载体灰度图像I 和含水印的载体灰度图像 J 的
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;济南——崛起的量子之城[J];山东人大工作;2019年11期

2 郑从卓;高则海;;加快布局量子信息技术 助推数字宁波建设[J];宁波通讯;2019年07期

3 陈巍;银振强;韩正甫;俞能海;;网络空间安全本科量子信息教学实践[J];网络与信息安全学报;2019年03期

4 关志勇;;量子信息技术发展态势与规划分析[J];通讯世界;2018年03期

5 王海涛;;基于量子信息技术的大数据解决方案[J];计算机产品与流通;2018年02期

6 王炼;;美国国家科学基金会推动量子信息研究的新举措[J];全球科技经济瞭望;2018年05期

7 高芳;徐峰;;全球量子信息技术最新进展及对中国的启示[J];中国科技论坛;2017年06期

8 郭光灿;;量子信息技术是人类发展的重要一环[J];中国科技奖励;2016年07期

9 姚宁;;光通信中量子信息论的相关作用[J];激光杂志;2015年09期

10 ;济南市人民政府关于印发济南市加快建设量子信息大科学中心的若干政策措施的通知[J];济南市人民政府公报;2019年17期

相关博士学位论文 前10条

1 任丽行;量子信息在热力学中的应用[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2018年

2 刘小宝;相对论量子信息中量子资源的保护及利用和量子估测在引力理论中的应用[D];湖南师范大学;2019年

3 刘楠楠;基于光纤的连续变量量子态及其在量子信息分束中的应用[D];天津大学;2017年

4 田泽华;相对论框架下的量子信息[D];湖南师范大学;2015年

5 程俊青;开放系统与自旋链系统中的量子信息理论研究[D];浙江大学;2018年

6 赖振讲;原子-腔-场系统中的量子信息动力学特性研究[D];西北大学;2004年

7 孙晓明;量子信息论与计算经济学中若干算法与复杂性问题研究[D];清华大学;2005年

8 於亚飞;多体纠缠在量子信息中的应用[D];中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）;2003年

9 徐枫;量子模拟和纠缠证据的相关研究[D];中国科学技术大学;2006年

10 黄婷;利用腔QED技术进行的量子信息过程[D];中国科学技术大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 程振文;量子保密通信中量子信息隐藏算法的设计与分析[D];南京信息工程大学;2019年

2 翁鹏飞;量子安全直接通信相关问题研究[D];国防科技大学;2017年

3 秦蕾茹;基于多粒子态的分层量子信息拆分协议研究及仿真[D];北京邮电大学;2019年

4 何煌兴;基于量子多媒体的量子信息隐藏算法设计与研究[D];南京信息工程大学;2018年

5 陈思怡;量子安全通信中的量子信息隐藏协议分析与设计[D];南京信息工程大学;2018年

6 廖婷;量子信息集中协议设计及相关分析[D];四川师范大学;2018年

7 雷佳;分层量子信息分裂协议设计[D];四川师范大学;2018年

8 向玉玲;量子信息单调性的研究[D];重庆师范大学;2017年

9 康双勇;量子隐形传态和量子信息拆分协议的研究[D];北京工业大学;2012年

10 伍典策;基于量子中继器的量子信息网络体系结构及路由技术研究[D];国防科学技术大学;2012年

本文编号：2839193