基于超混沌和Gyrator域相位信息复用的光学多图像认证方法

发布时间：2021-09-23 21:36

　　针对光学多图像认证方法中,多路复用图像中的串扰噪声,以及不同认证级别下的信息安全问题,提出了一种基于超混沌振幅型掩模和Gyrator变换域下相位信息复用的光学多图像认证方法。利用分数阶超混沌Rabinovich系统构造超混沌随机振幅掩模;基于改进的Gerchberg-Saxton算法对原始图像进行低级或高级编码,利用超混沌掩模作为振幅约束,迭代获得目标图像,并将得到的N个目标图像编码成复合图像;再次通过Gerchberg-Saxton迭代将复合图像转化为两个便于传输的纯相位掩模。实验结果表明:在认证过程中,不同安全级别的用户拥有各自的认证密钥,低级认证过程中可以通过检索图像与原始图像的非线性相关峰值,判断认证图像的正确性,而高级认证过程中则可以获得与原始图像相似度较高的认证图像,峰值信噪比和相关系数分别可达25.2817 dB和0.9844。所提方法对遮挡攻击和噪声攻击具有良好的稳健性,为多幅图像在不同级别下的光学认证提供了新的思路。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

低级认证结果。

Gerchberg-Saxton算法是最早用于傅里叶相位检索的迭代算法之一[16],为了提高迭代的收敛速度,同时获得重建图像与原始图像的高相关度,Hwang等[17-18]提出了一种菲涅耳域下基于MGSA的快速双相检索算法,极大地降低了迭代计算的复杂度。由于MGSA算法存在上述特性,故可将MGSA扩展到Gyrator变换域。图1为Gyrator变换域下MGSA算法的系统流程图。MGSA能够从两个任意独立的光场强度h(x,y)和g(u,v)中,以更快的迭代速度分别生成纯相位分布ψh(x,y)和ψg(u,v),输入图像g(u,v)与主图像h(x,y)无须保持强制的Gyrator变换关系,当输入图像g(u,v)与近似图像 g ^ (u,v) 之间的相关系数达到设定的阈值时,得到的ψh(x,y)和ψg(u,v)即为所需的相位分布。由此,任意两个独立的图像之间可建立起近似的Gyrator关系,以确保MGSA算法的应用灵活性。在Gyrator变换域中,图1描述的算法系统可以表示为

首先,设定分数阶超混沌Rabinovich系统的初始值依次为(X0,Y0,Z0,W0),并通过迭代算法,生成四个超混沌随机序列;其次,根据待编码图像尺寸(设图像像素尺寸为M×M),提取每个随机序列的值,并填入另一个M×M的矩阵R(u,v)当中;接着,对R(u,v)进行归一化处理,使R(u,v)内每个元素都在[0,1]区间内分布,并将R(u,v)作为MGSA输入平面上的振幅约束条件。2) 复合编码图像的生成。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Gyrator变换域下基于超混沌相位掩模的光学水印方法[J]. 刘禹佳,姜肇国,徐熙平,张福琦,徐嘉鸿.  光学学报. 2019(09)
[2]基于复振幅场信息复用和RSA算法的非对称多幅图像认证方法[J]. 潘雪梅,孟祥锋,杨修伦,王玉荣,彭翔,何文奇,董国艳,陈红艺.  物理学报. 2015(11)



本文编号：3406459