光学随机相位编码技术及应用 [Optical Random Phase Coding Technology and Its Application] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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袁胜 著

图书标签:

• 光学编码
• 随机相位编码
• 信息安全
• 光学信息处理
• 图像加密
• 全息术
• 光通信
• 编码技术
• 光学技术
• 信息隐藏

出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517063612

版次：1

商品编码：12347455

包装：平装

外文名称：Optical Random Phase Coding Technology and Its Application

开本：16开

出版时间：2018-04-01

用纸：胶版纸

页数：204

字数：256000#

内容简介

　　《光学随机相位编码技术及应用》主要介绍了光学随机相位编码技术及其在图像加密、信息隐藏、安全认证、光学成像等方面的应用。全书主要概括为五个部分，第一部分主要介绍光学随机相位编码技术的理论基础；第二部分介绍基于随机相位编码的图像加密及攻击技术；第三部分介绍基于随机相位编码的信息隐藏及隐藏信息的检测技术；第四部分介绍基于光学干涉加密系统的安全认证技术；第五部分介绍基于随机相位调制的强度关联成像技术及其在图像加密中的应用。
　　《光学随机相位编码技术及应用》结合作者的研究成果，详细论述了相关理论和方法，并展望了光学随机相位编码技术的研究前沿和应用前景。
　　《光学随机相位编码技术及应用》内容详实，并提供了当前国内外相关研究领域的新进展和成果，可以供光信息技术研究人员阅读，也可以作为光信息科学与技术及相关专业本科生和研究生的教材及教学参考书。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 信息安全
1．1．1 密码学简介
1．1．2 信息隐藏
1．1．3 身份认证
1．2 传统信息安全技术面临的威胁
1．3 光学信息安全技术
1．3．1 光学图像加密技术
1．3．2 基于光学方法的信息隐藏技术
l．3．3 基于光学方法的安全认证技术
1．3．4 光学信息安全中的其他技术
1．3．5 光学信息安全技术中存在的问题
1．4 本书研究目的及章节安排

第2章 光学随机相位编码技术的物理光学基础
2．1 惠更斯．菲涅耳原理和基尔霍夫衍射公式
2．2 菲涅耳衍射
2．3 夫琅禾费衍射
2．4 透镜的傅里叶变换性质
2．5 光学相干理论
2．5．1 空间相干性
2．5．2 时间相干性
2．6 热光与散斑场
2．7 本章小结

第3章 光学双随机相位编码技术
3．1 双随机相位编码技术的基本原理
3．2 加密图像的统计特性
3．3 加密系统分析
3．4 扩散和混淆机制
3．5 鲁棒性能分析
3．5．1 加密图像数值偏差对解密图像的影响
3．5．2 仅取部分信息对加密图像的还原
3．5．3 密钥数据偏差对解密图像的影响
3．5．4 数据偏差对解密图像影响的数值模拟
3．6 本章小结

第4章 双随机相位编码系统的攻击技术
4．1 Kerckhofr假设及攻击类型
4．2 相位恢复算法
4．3 几种典型的针对双随机相位编码的攻击技术
4．3．1 选择密文攻击
4．3．2 选择明文攻击
4．3．3 已知明文攻击
4．3．4 唯密文攻击
4．4 针对基于频域振幅调制的双随机相位编码改进方法的攻击
4．4．1 基于频域振幅调制的双随机相位编码改进方法
4．4．2 改进方法的选择明文攻击
4．5 针对菲涅耳域双随机相位编码系统的攻击技术
4．5．1 菲涅耳域双随机相位编码系统
4．5．2 攻击技术
4．6 其他攻击技术
4．7 本章小结

第5章 双随机相位编码技术的安全增强方法
5．1 基于透镜相位调制的双随机相位编码改进方法
5．2 基于菲涅耳域双随机相位编码技术的改进方法
5．2．1 利用菲涅耳域中的强度信息重建对称图像的方法
5．2．2 加密过程
5．2．3 解密过程
5．2．4 密钥的设计方法
5．3 算法性能
5．4 鲁棒性分析
5．5 抗攻击能力分析
5．6 本章小结

第6章 双随机相位编码技术密钥的管理方法
6．1 RSA公钥密码体制
6．1．1 基本原理
6．1．2 RSA公钥密码的加密体制
6．1．3 RSA公钥密码的认证体制
6．1．4 RSA公钥密码体制的缺陷
6．2 双随机相位编码密钥与密文的同时传输
6．2．1 基本设计思想
6．2．2 具体步骤
6．2．3 安全性分析
6．3 基于混沌序列的密钥管理和传输
6．3．1 密钥的产生
6．3．2 密钥的管理和传输
6．4 本章小结

第7章 基于随机相位编码的信息隐藏技术
7．1 复振幅空间域隐藏
7．1．1 隐藏原理
7．1．2 隐藏信息的恢复
7．1．3 隐藏效果分析
7．2 实虚部空间域叠加
7．2．1 基本原理
7．2．2 隐藏效果分析
7．3 基于RSA公钥密码体制的双随机相位编码信息隐藏方法
7．3．1 基于迭代相位恢复算法的图像变换
7．3．2 信息隐藏的具体方法
7．3．3 隐藏信息的提取和解密
7．3．4 安全性分析
7．4 基于光学干涉原理的信息隐藏方法
7．4．1 秘密图像的加密和隐藏方法
7．4．2 隐藏效果及性能测试
7．4．3 两幅图像的同时加密和隐藏
7．5 本章小结

第8章 随机相位编码信息隐藏检测技术
8．1 信息隐藏检测技术
8．2 基于统计假设检验的信息隐藏检测技术
8．2．1 宿主图像与融合图像的位平面
8．2．2 算法推导
8．2．3 算法分析
8．2．4 光学实现
8．2．5 检测结果分析
8．3 对实虚部叠加的信息隐藏方法的检测技术
8．4 本章小结

第9章 基于随机相位编码系统的安全认证技术
9．1 基于有意义输出图像的安全认证系统
9．1．1 身份认证的改进方案
9．1．2 性能测试
9．1．3 系统分析
9．2 基于光学干涉系统和纯相位相关器的安全认证系统
9．2．1 纯相位匹配滤波
9．2．2 光学干涉认证系统
9．2．3 性能测试
9．3 光学多模态生物识别系统
9．3．1 光学多模态生物识别系统
9．3．2 生物样本预处理
9．3．3 识别结果及性能分析
9．4 本章小结

第10章 基于随机相位调制的关联成像技术
10．1 关联成像技术概述
10．2 纠缠光关联成像
10．3 热光关联成像
10．4 压缩感知理论基础
10．4．1 基本原理
10．4．2 稀疏性与不相关性
10．4．3 信号的稀疏表示及观测矩阵
10．4．4 重构算法
10．4．5 信号的重构
10．4．6 重建的结果与分析
10．4．7 压缩感知的优势与不足
10．5 本章小结

第11章 计算关联成像及其应用
11．1 基于计算关联成像的加密方案
11．1．1 加密原理
11．1．2 计算关联成像加密技术的脆弱性及攻击方法
11．1．3 攻击方法测试
11．1．4 安全增强方法
11．2 基于正交调制的多用户计算关联成像加密技术
11．2．1 理论分析
11．2．2 性能测试及分析
11．3 基于计算关联成像的多图像加密技术
11．3．1 理论分析
11．3．2 性能测试及分析
11．3．3 可能的应用分析
11．4 本章小结

参考文献

前言/序言

　　在光学发展史中，20世纪60年代诞生的激光是一项重大成就。激光的出现和发展，使光学的研究进入一个崭新的阶段，成为现代科学技术的前沿阵地之一。随着现代科学技术和工业技术以及信息处理技术的发展，光学与其他科学技术广泛结合并相互渗透，产生了许多新理论、新技术，形成了许多新的分支学科和交叉学科。随机相位编码是光学成像和信息编码的一项重要手段。它以光波为载体，以信息光学和光的传输理论为基础，能够实现对待测物体的成像、识别、加密、隐藏和认证，己被广泛应用于光学成像和信息安全领域。本书是在近年来从事光学信息处理技术研究的基础上，吸收了国内外同仁相关的研究成果，从光学成像和信息编码的角度编写而成的。
　　本书首先介绍了光学随机相位编码技术的研究背景和意义，随后以信息光学原理为基础，系统介绍了随机相位编码技术的基本原理以及在信息安全和光学成像方面的典型应用。第1章针对国内外基于随机相位编码的信息安全和光学成像典型方案进行了综述；第2章以基尔霍夫衍射公式为基础，介绍了光学标量衍射的基本原理，主要包括两种典型的衍射：菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射，随后系统阐述了透镜的傅里叶变换性质、光学相干理论，以及热光和散斑场的相关概念；第3章介绍了以透镜实现傅里叶变换的理论为基础的双随机相位编码技术；第4章在Kerckhoff假设的前提下，系统介绍了四种典型的针对双随机相位编码系统的攻击方法；第5章针对双随机相位编码的攻击技术，介绍了增强其安全性的改进方案；第6章针对双随机相位编码技术属对称密码体制、其密钥需要单独传输的缺点，介绍了利用RSA公钥密码体制管理和传输双随机相位编码技术中的相位板密钥的方法；第7章首先介绍了基于双随机相位编码技术的信息隐藏技术，分析了借助图像复原技术提取秘密信息的方法，然后回顾了实虚部空域叠加的双随机相位编码信息隐藏方法，并针对其缺点，探讨了一种基于双随机相位编码技术和RSA公钥密码体制的信息隐藏技术；第8章介绍了一种基于统计假设检验的信息隐藏检测方法；第9章介绍了一种基于光学干涉原理和改进型纯相位相关器的光学认证系统；第10章介绍了基于随机相位调制的关联成像的相关知识和关联成像中用到的压缩感知算法；第11章分析了基于计算关联成像加密技术的基本原理，分析了三种基于计算关联成像的加密技术的选择明文攻击技术，给出了增强其安全性的有效方法，最后介绍了基于计算关联成像的多图像加密方案。
　　全书从内容上主要概括为五个部分：第一部分（第1、2章）主要介绍光学随机相位编码技术的理论基础；第二部分（第3～6章）介绍基于随机相位编码的图像加密及攻击技术；第三部分（第7、8章）介绍基于随机相位编码的信息隐藏及隐藏信息的检测技术；第四部分（第9章）介绍基于光学干涉加密系统的安全认证技术；第五部分（第10、11章）介绍基于随机相位调制的强度关联成像技术及其在图像加密中的应用。
　　在编写中，我们努力使本书涉及的内容都是最新的研究进展，在理论上力求简明易懂，便于学生自学，激发读者的研究兴趣。本书在编写过程中，得到了中国水利水电出版社的大力帮助，在此表示衷心的感谢。
　　由于作者水平有限以及光电信息技术的不断发展，书中难免有不足和错误之处，敬请读者批评指正。

量子加密与信息安全前沿探索：基于复杂编码的光谱传感与图像重建技术 图书简介 本书深入探讨了现代信息科学与光学工程交叉领域的前沿课题——基于复杂编码的先进传感与信息处理技术。全书聚焦于构建高性能、高安全性的数据采集、传输与重建系统，旨在突破传统信号处理的局限，尤其是在处理复杂介质、弱信号探测以及信息安全传输方面的瓶颈。 本书内容结构严谨，从理论基础到关键技术实现，再到具体的应用案例，层层递进，旨在为研究人员、工程师及高年级学生提供一套系统而深入的知识体系。 第一部分：复杂编码理论基础与新型调制机制 本部分奠定了全书的理论基石，重点解析了用于信息表征和传输的复杂数学工具与物理实现方式。 第一章：信息表征的代数与拓扑结构 详细阐述了如何利用高维向量空间和代数结构来高效地编码复杂信息。内容涵盖了信息熵的非传统度量方法，特别是针对受限信道和噪声环境下的信息容量分析。重点讨论了基于有限域、伽罗瓦域的离散编码方案，以及它们在提高数据冗余度与纠错能力方面的优势。同时，引入了拓扑学概念，探讨了如何利用拓扑不变量来确保信息在形变或部分丢失后仍能被可靠地恢复。 第二章：新型调制与编码的物理载体 本章聚焦于信息的物理载体及其调制技术。重点分析了基于超材料（Metamaterials）和石墨烯等新型二维材料的电磁波调控潜力。详细介绍了超表面（Metasurface）的设计原理，如何通过亚波长结构实现对光的相位、振幅和偏振态的精确、动态控制。深入探讨了基于时间-频率耦合的编码方式，例如，如何利用超快光脉冲在介质中的非线性响应来嵌入多重信息维度。本章强调了编码效率与物理可集成性之间的权衡。 第三章：伪随机序列在信息嵌入中的应用 本章详细剖析了经典伪随机序列（如M序列、Gold序列、Walsh-Hadamard序列）在构建复杂编码系统中的作用。不仅回顾了它们在扩频通信中的经典应用，更侧重于探讨如何设计具有特定自相关和互相关特性的新型序列，以实现多用户接入和抗干扰能力。内容包括序列的代数构造法、有限域上的循环移位特性分析，以及如何将这些序列映射到物理系统的响应函数中，以实现对复杂输入信号的线性或非线性解耦。 第二部分：高级传感与成像系统设计 本部分将理论编码知识应用于实际的信号采集与成像过程，构建基于编码的鲁棒传感系统。 第四章：编码孔径与压缩感知理论 本章详细介绍了编码孔径技术在提高成像效率和降低数据量方面的应用。核心内容集中于压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论，包括稀疏性表示（如小波变换、DCT）的有效性分析，以及重建算法的收敛性保证。重点对比了基于迭代阈值算法（如ISTA/FISTA）和基于凸优化的重建方法（如Basis Pursuit）。针对欠定系统，讨论了如何利用先验信息和结构化稀疏性来指导重建过程，以恢复出高保真度的信息。 第五章：基于时间关联的深度传感 本章着重于利用时间维度上的编码来实现对目标距离和速度的精确测量。系统介绍了基于脉冲延迟或调制码的飞行时间（Time-of-Flight, ToF）测量方法。重点阐述了如何利用高重复频率的编码脉冲序列，通过互相关函数来精确估计光子到达时间，从而实现对复杂场景下多目标或漫反射场景的深度图谱重建。本章还探讨了如何对抗环境背景噪声和系统自身的色散效应。 第六章：散射介质中的波前整形与图像复现 在信息传输和成像受到强散射（如雾、浑浊液体或生物组织）严重干扰的场景下，本章提出了解耦散射效应的波前整形技术。核心思想是通过预先设计的编码波前（通常是空间光调制器实现），与散射介质的传输矩阵（Point Spread Function, PSF）进行反卷积或矩阵求逆操作。详细分析了传输矩阵的测量与估计方法，包括迭代优化、基于参考光束的直接测量法，以及如何利用深度学习模型对高度退化的图像进行“去散射”重建。 第三部分：信息安全与抗干扰技术 本部分将编码技术应用于保障信息传输的安全性和抗干扰能力，是信息安全领域的关键技术支撑。 第七章：物理层安全与信息隐写 本章探讨了如何在物理层面上隐藏信息以对抗窃听者。内容涵盖了量子密钥分发（QKD）的理论基础及其在复杂信道下的性能优化。此外，深入研究了基于扩散编码的隐写术，即如何将秘密信息嵌入到物理系统中（如光场分布、噪声纹理）中，使得窃听者即使获取了数据，也难以识别其中隐藏的额外信息。讨论了对抗频谱分析和统计检测的编码策略。 第八章：抗干扰与抗欺骗的编码机制 本章专注于提高通信和传感系统对恶意干扰的鲁棒性。分析了宽带噪声、窄带干扰以及重放攻击（Jamming and Spoofing）的数学模型。针对这些威胁，本章提出了基于时空同步的编码序列和频率跳变策略。重点讨论了如何利用具有低相关性的复杂序列集，实现对特定干扰源的抑制，并确保系统在遭遇部分信道损坏时仍能维持必要的通信速率和信息完整性。 第九章：多维联合编码与系统优化 本章作为全书的总结与展望，探讨了如何将前述的相位、时间、空间维度上的编码进行有效融合，实现多功能一体化系统。内容包括基于深度神经网络的端到端系统设计，即直接从原始测量数据映射到最终清晰图像或解密信息，绕过了传统的分步信号处理流程。讨论了系统参数的联合优化问题，例如如何在牺牲少量编码效率的前提下，大幅提升抗噪性能和处理速度。本章最后对未来在超大规模集成、实时处理和新型物理媒介应用中的发展趋势进行了展望。 本书通过对复杂数学编码理论与先进光电技术的深度融合，为读者提供了解决当前信息科学和工程领域中一系列严峻挑战的创新性思路和实用方法。

评分☆☆☆☆☆

收到这本《光学随机相位编码技术及应用》时，我首先被它封面上那种抽象的、流动的光影图案所吸引。这种设计非常巧妙地传达了“光学”和“随机”的概念，让人立刻联想到光波的衍射、干涉，以及看似杂乱无章却又蕴含规律的编码过程。我个人并非光学领域的专业人士，但对前沿科技的应用一直抱有浓厚的兴趣。这本书的标题，特别是“随机相位编码”这个词组，在我看来，比“光学”本身更具科幻色彩。它让我联想到信息隐藏、量子通信，甚至更具想象力的“光学计算机”之类的概念。我猜想，这本书可能会详细介绍如何通过调制光的相位来实现某种形式的信息编码，而这种编码的“随机性”或许是其安全性的关键所在，就像一把独特的钥匙，只有知道如何匹配，才能解锁信息。我好奇这本书是否会讲解一些关于编码算法的原理，以及在实际应用中，如何将这些理论转化为可操作的技术。我期待书中能有一些引人入胜的应用案例，比如在安防领域如何防止伪造，或者在通信领域如何实现超高容量的传输。如果书中能包含一些关于该技术发展趋势的讨论，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《光学随机相位编码技术及应用》这本书时，首先被其书名所吸引。它直接点明了一个相对专业但充满潜力的研究方向，让我立刻联想到它可能涉及到的高科技应用。我不是光学领域的专业人士，但“随机相位编码”这样的术语，本身就带有一种神秘感和技术前沿性。我猜想，这本书很可能会深入浅出地介绍如何通过控制光的相位来构建一种特殊的编码系统。这种编码可能具有很高的安全性和鲁棒性，就像一把独特的钥匙，只有掌握了正确的解密方法才能读取信息。我特别好奇“应用”这一部分，它预示着这本书将不仅仅停留在理论层面，而是会探讨这项技术如何在实际生活中落地。我设想，这本书可能会介绍一些令人兴奋的应用场景，例如在物联网通信中实现高效的数据加密，在新型传感器中实现高精度的测量，甚至可能在未来的光计算领域扮演重要角色。我期望书中能有一些清晰的图示和案例分析，能够帮助我理解那些复杂的物理和数学原理。

评分☆☆☆☆☆

翻阅《光学随机相位编码技术及应用》这本书，我立即被它封面上简洁却充满未来感的视觉元素所吸引。那种深邃的背景色，搭配着由无数细小光点构成的抽象图案，仿佛在诉说着一项关于光与信息的精密操控。我并非光学专家，但“随机相位编码”这个词组，立刻激发了我对数据隐藏和信息安全领域的联想。我猜想，这本书的内容会围绕如何利用光的相位信息，通过一种貌似随机但实则可控的编码方式，来存储、传输或处理信息。我好奇书中是否会详细介绍实现这种编码的具体光学器件和技术原理，比如激光器、调制器，以及如何精确控制光的相位。更令我期待的是“及应用”这部分，我希望它能展现这项技术在现实世界中的多样化应用，例如在防伪技术中，如何利用相位编码来制作难以复制的防伪标记；或者在数据存储领域，如何实现极高密度的数据存储。我希望书中能够提供一些实际案例和实验数据，来佐证其可行性和优越性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当吸引人，采用了一种深邃的蓝色调，上面点缀着无数细小的光点，仿佛将整个宇宙的奥秘都浓缩在了书名之中。当我拿到这本书的时候，首先吸引我的就是它厚实的质感，沉甸甸的分量预示着内容的丰富与深度。书页的纸张触感也很细腻，印刷清晰，字体大小适中，阅读起来非常舒适。虽然我对“光学随机相位编码技术”这个专业术语并不太熟悉，但书名中“及应用”这三个字，让我对这本书能带来的实际价值充满了期待。我脑海中浮现出各种可能的应用场景：也许是某种新型的光学加密技术，能够像数字加密一样保护信息安全；又或者是某种前沿的光学成像手段，能够让我们看到肉眼无法捕捉的微观世界；甚至可能涉及到全息术的更深层次应用，为虚拟现实或增强现实领域带来革命性的突破。这本书的标题本身就蕴含着一种探索未知的诱惑力，让我迫不及待地想要翻开它，去揭开那层神秘的面纱，了解这项技术究竟是如何运作的，又将为我们的生活带来怎样的改变。我设想着，这本书或许会用大量的图示和生动的案例来解释那些复杂的理论，让即使是初学者也能逐步理解。

评分☆☆☆☆☆

当我的目光落到《光学随机相位编码技术及应用》这本书上时，首先映入眼帘的是其沉稳而富有科技感的封面设计。我一直对那些能够从根本上改变我们认知世界的方式的技术充满好奇，而“光学随机相位编码”这个名词，就带着一种深邃而神秘的气息。它让我联想到那些科幻电影中，通过光线来构建复杂信息，或者实现瞬间传输的场景。我推测，这本书很可能是在探讨如何利用光的相位这一属性，通过某种随机化的方式来编码信息，从而实现高效、安全的数据存储或传输。或许，它会深入讲解数学模型和物理原理，揭示相位编码的数学基础，以及光波在传播过程中相位变化的规律。而“及应用”这部分，更是让我看到了这项技术触及现实的潜力。我设想着，这本书可能会列举一些令人振奋的应用案例，比如在信息安全领域，如何利用这种技术构建难以破解的加密系统；在通信领域，如何实现更高的数据密度和更快的传输速度；甚至可能在生物医学成像、新型显示技术等方面，都有其独特的应用价值。我希望这本书能用清晰的语言，配以精美的插图，将复杂的概念一一阐释清楚。