第1章 绪论
1.1图像加密技术发展现状
近十几年来，随着计算机和多媒体技术的迅速发展，图像安全问题也已发了广大社会人士的极大关注。图像加密技术顺应而生，这种基于近代光学理论与方法的数据加密和信息隐藏技术在新一代安全理论与技术也越来越活跃。信息光学系统具有较强的并行数据处理能力，而且处理的图像越复杂、信息量越大[1]，这种能力表现得就越明显。同时与电子加密技术相比光学加密具有极大的自由度。此外由于光的强度、振幅、波长、频率、相位、偏振态以及光器件的参数等这些典型的光学参数[2]都被包含在光的全息、衍射、成像、干涉和滤波等过程中，通过对这些光学参数进行多个空间维度编码从而实现加密。因此同数字图像加密技术相比，光图像加密便可以实现空间多维度编码、对多个信息图像进行加密以及保持较高的稳定性等。
国内外诸多研究者投入到光学图像加密的研究过程中，并且做出了巨大的贡献。其中早在1995年Javidi与Refregier提出双随机相位编码加密技术[3]，该技术是采用4f系统来实现：利用两块随机相位掩膜达到加密与解密的目的。光学4f系统[4]由两个傅里叶透镜组成,分为输入平面、傅里叶变换平面、输出平面,其中第一个透镜的后焦面与第二个透镜的前焦面重合。加密时,将待加密图像与一块随机相位掩膜紧贴放置在系统的输入平面,另一块随机相位掩膜放置在傅里叶变换平面,经相干光照射,待加密图像经过两次随机相位掩膜的相位调制和透镜的两次傅里叶基于分数傅里叶变换的光学图像加密与随机相位技术变换,便可在输出面得到类似于白噪声的加密结果,达到加密的目的。解密是加密的逆过程,将加密信息逆变换即可得到解密结果 。2000年一种名叫“分数傅里叶加密系统”被印度的G.Unnikrishnan等提出，这种加密系统保持了双随机相位编码加密的特性但更具一般性，该理论依据主要是光波前二次相位规律，该系统同光学4f系统相似，用分数傅里叶变换代替传统傅里叶变换，并且增加一重密钥[5]，即分数傅里叶阶次。这一发现开创了后人对分数傅里叶相关变换进一步深入研究的先河。
之后众多研究者在分数傅里叶变换基础之上，提出了更多的改进方法，从而提高变换的安全性以及高效性。国内的刘树田、于力等人就是典型的代表人物，早在2001年他们等人便在基于分数傅里叶变换的双随机相位编码技术基础上进行了进一步的研究与分析，他们分析了相位掩膜的不同区域在解密过程中所起的作用，通过添加噪声以及去除噪声之后比较加密效果从而验证、分析出解密的抗噪声性。该项研究大大加深了人们对双随机相位编码技术的了解。之后，研究学者又针对基于分数傅里叶变换的其他非相位编码技术的加密方法展开研究。如B.Hennely便提出了一种新型的加密算法，通过将原始图像进行多次置乱然后和分数傅里叶变换再相结合。不同于其他的加密算法，这种加密方法主要借助计算机来实现此操作[6]。国内的王银花也提出了类似的加密算法，有所不同的是，她主要利用混沌原理[7]来实现，加密的安全性大大提高。现在随着加密技术的进一步提高，其他