RU2817397C1 - Способ дешифрования зашифрованных изображений - Google Patents
Способ дешифрования зашифрованных изображений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817397C1 RU2817397C1 RU2023120176A RU2023120176A RU2817397C1 RU 2817397 C1 RU2817397 C1 RU 2817397C1 RU 2023120176 A RU2023120176 A RU 2023120176A RU 2023120176 A RU2023120176 A RU 2023120176A RU 2817397 C1 RU2817397 C1 RU 2817397C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plane
- pseudo
- channel
- distributed
- random fields
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007794 visualization technique Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области информационной безопасности. Технический результат заключается в повышении уровня безопасности при использовании избыточности открытой передачи и уменьшении нагрузки на канал с закрытой передачей информации. Принимают заданные псевдослучайные распределенные на плоскости поля I(x,y) и значения интегральных интенсивностей излучения B, измеренных после прохождения псевдослучайных полей I(x,y) через передаваемое изображение, шифрованных с помощью метода множественного доступа с кодовым разделением с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей по каналу с закрытой передачей информации. Восстанавливают изображения путем определения корреляционной функции G(x,y) между псевдослучайными распределенными на плоскости полями I(x,y) и значениями интегральных интенсивностей излучения B, дешифрованными с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей, в соответствии с выражением . Псевдослучайные распределенные на плоскости поля разбиты на области, координаты которых включены в индивидуальные кодирующие передаваемые пользователям один раз по каналу с закрытой передачей информации последовательности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области информационной безопасности, а именно к раскодированию данных и может быть использовано для решения задач дешифрования зашифрованных изображений от одного отправителя к нескольким получателем.
Известен способ оптического шифрования и дешифрования изображения, основанный на методике вычислительной фантомной визуализации и методе главных компонент (заявка CN 110489981 A, МПК: G06F 21/60, дата приоритета 29.07.2019, дата публикации 22.11.2019), включающий при передаче отсылку пользователю индивидуальных кодирующих последовательностей с использованием серии случайных фаз пространственного модулятора света по каналу с закрытой передачей информации и набора псевдослучайных распределенных на плоскости полей по открытому каналу, а при приеме уменьшение размера индивидуальных кодирующих последовательностей с помощью метода главных компонент, дешифрование значений интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, с использованием индивидуальных кодирующих последовательностей и восстановление изображения с помощью методики фантомной визуализации. В данном способе изображение может быть восстановлено с высоким качеством за счет использования небольшого количества случайных фазовых передач. Недостаток данного способа состоит в том, что он не рассчитан на работу с множественными пользователями, и, как следствие, при его использовании невозможна одновременная передачи нескольких изображений.
Известен способ оптического шифрования и дешифрования нескольких изображений, основанный на преобразовании Уолша и методике вычислительной фантомной визуализации (Заявка CN 112989371 A, МПК: G06F 21/60, дата приоритета: 02.03.2021, дата публикации 18.06.2021), включающий при передаче отсылку пользователям индивидуальных кодирующих последовательностей, полученных с помощью преобразования сжатия Уолша-Адамара и используемых для шифрования псевдослучайных распределенных на плоскости полей, по каналу с закрытой передачей информации и одномерного сигнала, полученного при реализации алгоритма вычислительной фантомной визуализации, и зашифрованных псевдослучайных распределенных на плоскости полей по открытому каналу, а при приеме реконструкцию алгоритма сжатия, обратного преобразования Арнольда и обратного преобразования Уолша-Адамара с использованием индивидуальных кодирующих последовательностей для дешифрования псевдослучайных распределенных на плоскости полей и восстановления изображений исходного объекта каждым пользователем. Способ оптического шифрования изображений обладает преимуществами простой операции шифрования, высокой эффективности дешифрования и высокой безопасностью процесса передачи данных. Недостаток данного способа состоит в том, что для проведения измерений требуется создания амплитудных объектов для каждого акта передачи данных, что накладывает ограничения на время между соответствующими актами.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ шифрования и дешифрования нескольких изображений (заявка CN 114979407A, МПК: H04N 1/44, дата приоритета: 24.05.2022, дата публикации 30.08.2022), включающий при передаче отсылку пользователям заданных псевдослучайных распределенных на плоскости полей освещаемых светодиодным LED проектором, и по открытому электронному каналу значений интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, зашифрованных с помощью метода множественного доступа с кодовым разделением с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей, а при приеме восстановление вычисленного изображения пользователями определением корреляционной функции между псевдослучайными распределенными на плоскости полями и значений интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, дешифрованными с использованием заранее переданных пользователям индивидуальных кодирующих последовательностей, прошедших через изображение в соответствии с выражением . Недостаток данного способа состоит в том, что канал с закрытой передачей информации используется в том числе для передачи псевдослучайных распределенных на плоскости полей, количество которых традиционно измеряется тысячами. Как результат, нагрузка на данный канал увеличивается, и скорость передачи данных уменьшается, в связи с тем, что скорость работы используемого канала ограничена. Помимо этого, передача по открытому электронному каналу ограничивает быстродействие способа.
Решается задача уменьшения нагрузки на канал с закрытой передачей информации в системе дешифрования зашифрованных изображений.
Поставленная задача решается достижением технического результата, заключающегося в повышении уровня безопасности при использовании избыточности открытой передачи псевдослучайных распределенных на плоскости полей.
Данный технический результат достигается тем, что способ дешифрования зашифрованных изображений, включающий прием заданных псевдослучайных распределенных на плоскости полей и значений интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных полей через передаваемое изображение, шифрованных с помощью метода множественного доступа с кодовым разделением с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей по каналу с закрытой передачей информации; восстановление изображения путем определения корреляционной функции между псевдослучайными распределенными на плоскости полями и значениями интегральных интенсивностей излучения B, дешифрованными с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей, в соответствии с выражением , где псевдослучайные поля разбиты на области, координаты которых включены в индивидуальные кодирующие передаваемые пользователям один раз по каналу с закрытой передачей информации последовательности, а заданные псевдослучайные распределенные на плоскости поля и зашифрованные значения интегральных интенсивностей излучения получены по открытому оптическому каналу посредством параллельного когерентного излучения.
Введение дополнительного этапа шифрования координат областей в псевдослучайных распределенных на плоскости полей обеспечивает защищенность процесса передачи заданных псевдослучайных распределенных на плоскости полей по открытому каналу, при этом уменьшается нагрузка на канал с закрытой передачей информации, который используется только один раз для получения пользователями индивидуальных кодирующих последовательностей, необходимых для дешифрования значений интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, и получения информации о координатах областей на псевдослучайных распределенных на плоскости полей.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на которой представлена блок схема устройства, реализующего способ дешифрования зашифрованных изображений.
Устройство состоит из блока отправителя 1, включающего шифратор 2 и передатчик 3. Блоки получателя 4 включают регистратор 5 и дешифратор 6, светоделители 7 служат для распределения излучения от передатчика 3 к регистратору 5. Канал с закрытой передачей информации 8 соединяет шифратор 2 в блоке отправителя 1 с дешифраторами 6 в блоках получателей 4. Каждому пользователю по каналу с закрытой передачей информации 8 один раз в начале процесса передачи данных посылают индивидуальную кодирующую последовательность от шифратора 2 в блоке отправителя 1 к дешифраторам 6 в блоках получателей 4, в которой также содержится информация о координатах областей на псевдослучайных распределенных на плоскости полей, где будет располагаться зашифрованное изображение. Далее в блоке отправителя 1 изначально в шифраторе 2 реализуют формирование псевдослучайных распределенных на плоскости полей , и получают значения интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, которое представляет амплитудные маски, расположенные в различных областях общего псевдослучайного распределенного на плоскости поля. В шифраторе 2 происходит наложение заранее переданных индивидуальных кодирующих последовательностей на значения интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, для каждого пользователя и дальнейшее формирование зашифрованных значений интегральных интенсивностей излучения с помощью метода множественного доступа с кодовым разделением. Передатчик 3 производит отсылку псевдослучайных распределенных на плоскости полей и зашифрованных значений интегральных интенсивностей излучения по открытому каналу передачи информации когерентным излучением. Реализация открытого канала может осуществляться в открытом пространстве или по оптическому волокну. Последнее реализуется при условии, что псевдослучайные распределенные на плоскости поля были преобразованы в битовую последовательность. В блоке получателя 4 на регистратор 5 детектируется псевдослучайное распределенное на плоскости поле и зашифрованные значения интегральных интенсивностей излучения благодаря распределению излучения от передатчика 3 к регистратору 5 светоделителями 7. Все это действие повторяют заданное количество раз со сменой псевдослучайных распределенных на плоскости полей и соответствующих им зашифрованных значений интегральных интенсивностей излучения. Обычно это происходит 1000 раз. При этом дешифратор 6 восстанавливает доступ к значениям интегральных интенсивностей излучения B, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, путем умножения зашифрованных значений интегральных интенсивностей излучения на заранее переданную индивидуальную кодирующую последовательность. С помощью индивидуальных кодирующих последовательностей реализуется выделение областей на псевдослучайных распределенных на плоскости полей . Для восстановления изображения каждый пользователь вычисляет корреляционную функцию между областями на плоскости псевдослучайных распределенных на плоскости полей и дешифрованными значениями интегральных интенсивностей излучения B:
,
где B - дешифрованные значения интегральных интенсивностей излучения, - пространственное распределение интенсивности в области на плоскости псевдослучайного распределенного на плоскости поля.
Способ разработан таким образом, что его реализация возможна на базе стандартного оптического оборудования, предназначенного для формирования, передачи и приема изображений, например:
блок отправителя 1 может состоять из:
- персональный компьютер, где происходит программное задание псевдослучайных распределенных на плоскости полей и запись значений интегральных интенсивностей излучения, измеренных после прохождения псевдослучайных распределенных на плоскости полей через передаваемое изображение, при передаче заданных изображений (шифратор 2);
- He-Ne лазер с центральной длиной волны 624 нм и Цифровое микрозеркальное устройство F4320 SSD 0.95 1080P с максимальной частотой переключения кадров 617 Гц для формирования псевдослучайных распределенных на плоскости полей и передачи их пользователям.
Между получателем и отправителем также реализовано:
- система передачи с использованием квантовой криптографии (канал с закрытой передачей информации 8);
- светоделитель 10/90 для осуществления распределения излучения от передатчика к регистратору (светоделитель 7).
Блок получателя 4 может состоять из:
- ПЗС камера CGN-C013-U/CGE-C013-U компании Mightex для регистрирования псевдослучайного распределенного на плоскости поля (регистратор 5);
- персональный компьютер, где происходит восстановление изображений, путем вычисления корреляционной функции между псевдослучайными распределенными на плоскости полей и дешифрованными значениями интегральных интенсивностей излучения. (дешифратор 6).
Преимуществом предлагаемого способа является то, что при его реализации исключена необходимость передавать большое количество псевдослучайных распределенных на плоскости полей через канал с закрытой передачей информации за счет повышении уровня безопасности при использовании избыточности открытого канала. При этом достаточно использование канала с закрытой передачей информации только для передачи индивидуальных кодирующих последовательностей, что минимизирует его загруженность. Использование когерентного источника позволяет передавать информацию на более далекие расстояния.
Claims (1)
- Способ дешифрования зашифрованных изображений, включающий: прием заданных псевдослучайных распределенных на плоскости полей и значений интегральных интенсивностей излучения , измеренных после прохождения псевдослучайных полей через передаваемое изображение, шифрованных с помощью метода множественного доступа с кодовым разделением с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей по каналу с закрытой передачей информации; восстановление изображения путем определения корреляционной функции между псевдослучайными распределенными на плоскости полями и значениями интегральных интенсивностей излучения , дешифрованными с использованием индивидуальных кодирующих заранее переданных пользователям последовательностей, в соответствии с выражением , где псевдослучайные распределенные на плоскости поля разбиты на области, координаты которых включены в индивидуальные кодирующие передаваемые пользователям один раз по каналу с закрытой передачей информации последовательности, а заданные псевдослучайные распределенные на плоскости поля и зашифрованные значения интегральных интенсивностей излучения получены по открытому оптическому каналу посредством параллельного когерентного излучения.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817397C1 true RU2817397C1 (ru) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011048142A1 (fr) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | Viaccess | Procedes d'emission et de reception de flux d'images, support d'enregistrement, dispositif d'emission, module de transformation pour ces procedes |
| CN107564074A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-09 | 山东大学 | 基于行复用压缩鬼成像与异或运算的光学图像加密方法 |
| WO2018209932A1 (zh) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | 清华大学 | 多量化深度二值特征学习方法及装置 |
| CN110489981A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-22 | 西安理工大学 | 基于pca和计算鬼成像的光学图像加密方法 |
| CN112989371A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-18 | 浙江科技学院 | 基于沃尔什变换和计算鬼成像的多图像加密和解密方法 |
| RU2774116C2 (ru) * | 2020-12-03 | 2022-06-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Устройство квантовой рассылки криптографического ключа |
| CN114979407A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 浙江科技学院 | 基于码分多址和深度学习鬼成像的多图加密和解密方法 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011048142A1 (fr) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | Viaccess | Procedes d'emission et de reception de flux d'images, support d'enregistrement, dispositif d'emission, module de transformation pour ces procedes |
| WO2018209932A1 (zh) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | 清华大学 | 多量化深度二值特征学习方法及装置 |
| CN107564074A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-09 | 山东大学 | 基于行复用压缩鬼成像与异或运算的光学图像加密方法 |
| CN110489981A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-22 | 西安理工大学 | 基于pca和计算鬼成像的光学图像加密方法 |
| RU2774116C2 (ru) * | 2020-12-03 | 2022-06-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Устройство квантовой рассылки криптографического ключа |
| CN112989371A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-18 | 浙江科技学院 | 基于沃尔什变换和计算鬼成像的多图像加密和解密方法 |
| CN114979407A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 浙江科技学院 | 基于码分多址和深度学习鬼成像的多图加密和解密方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Multiple-image encryption via lifting wavelet transform and XOR operation based on compressive ghost imaging scheme | |
| Li et al. | Secret shared multiple-image encryption based on row scanning compressive ghost imaging and phase retrieval in the Fresnel domain | |
| US20110085804A1 (en) | Multimode optical transmission device | |
| Xiao et al. | Multi-focus image fusion and robust encryption algorithm based on compressive sensing | |
| Zhang et al. | Multiple-image encryption mechanism based on ghost imaging and public key cryptography | |
| Sreedhanya et al. | Secrecy of cryptography with compressed sensing | |
| Li et al. | Holographic encryption algorithm based on bit-plane decomposition and hyperchaotic Lorenz system | |
| Liu et al. | Compressive interference-based image encryption via sparsity constraints | |
| Xiong et al. | Optical encryption and authentication scheme based on phase-shifting interferometry in a joint transform correlator | |
| Yang et al. | A visually meaningful image encryption scheme based on lossless compression spiht coding | |
| Deng | Optical image encryption based on real-valued coding and subtracting with the help of QR code | |
| RU2817397C1 (ru) | Способ дешифрования зашифрованных изображений | |
| Revanna et al. | A new partial image encryption method for document images using variance based quad tree decomposition | |
| Matin et al. | Video encryption/compression using compressive coded rotating mirror camera | |
| CN110855362A (zh) | 基于可见光led矩阵的保密通信方法和*** | |
| Duran et al. | Optical encryption with compressive ghost imaging | |
| Laiphrakpam et al. | Image compression–encryption scheme using SPIHT and chaotic systems | |
| Chatterjee et al. | Virtual optical encryption using phase shifted digital holography and RSA algorithm | |
| Mohamed et al. | Optical encryption techniques: an overview | |
| Tsang et al. | Fast numerical generation and hybrid encryption of a computer-generated Fresnel holographic video sequence | |
| Zhang et al. | Study on the key technology of optical encryption based on adaptive compressive ghost imaging for a large-sized object | |
| Peng et al. | A joint transform correlator encryption system based on binary encoding for grayscale images | |
| Ramírez Torres et al. | Partial image encryption using cellular automata | |
| Wang et al. | Autoencoder-based joint image compression and encryption | |
| Mosso | An optical-cryptographic encryption scheme using a keystream synthesizer based on chaotic speckle nature |