作者单位
摘要
贵州大学大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550025
提出了一种基于K近邻算法的相位编码连续变量量子密钥分发量子态识别方法。算法利用接收量子态的相位特征实现识别,首先由已知相干态构成的训练集进行学习,再根据未知量子态提取出的相位特征进行分类。推导了基于K近邻的识别方法在集体攻击与反向协调下的安全码率,比较了该方法应用于四态协议和八态协议下,在不同传输距离、调制方差、过量噪声下的性能。数值仿真结果表明,该方法能够有效生成安全密钥,当安全码率为10-5比特每符号时,传输距离可达到250 km。
连续变量 量子密钥分发 相位编码 K近邻算法 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927002
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
2 义乌工商职业技术学院,浙江 金华 322000
Lommel光束是由Lommel函数描述的一种结构复杂的无衍射光束,其光学形态可由阶数n、不对称度c0、旋转角度?0等3个参数调控,三参数Lommel光束结构复杂,实验上较难产生。引入了一种复振幅调制技术来产生Lommel光束,利用罗曼型迂回相位编码法,对复杂波前的振幅和相位进行编码,构造出能够产生Lommel光束的二元计算全息图,然后使用全息直写打印系统,将由计算机构建的二元计算全息图加工成实振幅掩模板,实验制备了像素数高达35000 pixel×35000 pixel的掩模板,最终方便地产生了高质量的Lommel光束,该研究方法也为产生其他具有复杂结构的无衍射光束提供了思路。
无衍射光束 计算全息 罗曼型迂回相位编码法 全息直写打印系统 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1909001
杨婧羽 1周润 1,2陈日坚 1弓宁 1[ ... ]任志君 1,*
作者单位
摘要
1 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华321004
2 义乌工商职业技术学院,浙江 义乌 322000
引入了一种新型完美涡旋光束——完美Lommel光束(PLBs)。首先给出了产生这种光束的理论机制,然后构建实验系统来产生PLBs。实验主要分为两步:第一步是利用罗曼迂回相位编码法产生高质量Lommel光束;第二步是将生成的Lommel光束经傅里叶变换后产生PLBs。产生的PLBs的环半径不受拓扑荷值的影响,并可通过阶数、不对称参数的模和角度三个参数来调控PLBs的分布,这意味着PLBs是一种具有三个自由度的三参量完美涡旋光束。
物理光学 完美Lommel光束 罗曼迂回相位编码法 复振幅调制 
光学学报
2023, 43(2): 0226001
作者单位
摘要
1 河北大学电子信息工程学院,河北 保定 071000
2 河北农业大学理学院,河北 保定 071001
为了提高图像的加密效率和安全性,提出一种基于指纹密钥的光学双图像加密方法。首先,两幅待加密图像分别经置于输入平面和Gyrator变换域平面的两块指纹随机相位板的调制后,再经1次Gyrator变换,然后将Gyrator变换后的结果合成为一幅复振幅图像。最后,对得到的复振幅图像进行相位截断和振幅截断操作,得到加密图像和两个相位密钥。解密时,指纹、振幅截断得到的相位密钥、混沌系统的初值和控制参数、Gyrator变换参数均可作为解密过程中的密钥。在所提方法中,由于密钥与用户身份关联,加密系统的安全性得以进一步提高。此外,由于无需传输相位板密钥,密钥管理更为便捷。数值模拟结果表明,所提加密方法切实可行,具有较高的安全性和鲁棒性。
双图像加密 指纹密钥 Gyrator变换 随机相位编码 混沌映射 
激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0210015
作者单位
摘要
中国人民解放军61932部队, 北京 100166
基于矢量分解及双随机相位编码设计了一种光学图像加密系统。通过矢量分解将原始图像分解为两个相位模板, 其中一个相位模板通过双随机相位编码系统进行加密, 另一个相位模板作为额外的密钥, 参与图像的解密, 通过与解密光束相干叠加恢复出原始图像。数值模拟表明, 所设计加密系统具有较好的加密和解密效果, 以及较强的抗噪声和剪切攻击能力。相较于双随机编码系统, 文中加密系统通过矢量分解增加了一个密钥, 拓展了系统密钥空间, 且矢量分解破坏了加密系统的线性关系, 加密系统能够抵御唯密文攻击、已知明文攻击及选择明文攻击, 具有较高的安全性。
光学加密 矢量分解 双随机相位编码 密钥空间 Optical encryption Vector decomposition Double random phase encoding Key space 
光散射学报
2022, 34(3): 237
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
在波片相位测试中,引入0~2π涡旋相位板,通过构建波片相位延迟量和出射光的中空椭圆光斑方位角之间的函数关系,对相位延迟量进行仿真计算,实现对波片测试方法的论证分析。在理论上将波片相位延迟量的测量范围扩大到了270°,理论测量误差不超过±0.71%
仪器,测量与计量 波片 相位延迟量测量 涡旋相位编码 方位角 
激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2112001
张波 1,2,*佟玉强 1
作者单位
摘要
1 沈阳化工大学计算机科学与技术学院,辽宁 沈阳 110142
2 辽宁省化工过程工业智能化技术重点实验室,辽宁 沈阳 110142
针对单一特征模板保护算法效果较差以及存储前对模板保护不足等问题,提出一种多特征融合的人脸模板保护方法。该方法利用两种特征提取算法提取人脸不同的特征,实现多特征的融合保护,并在特征变换阶段将两种特征分别作为两个掩模,使用双随机相位掩模技术对原始图像进行加密。在存储前利用密钥生成思想从图像中直接获取密钥,并结合伴随矩阵性质,设计了一种改进分块幻方变换的置乱算法。为验证算法性能,采用ORL和EYaleB两个人脸数据库分别进行测试。结果表明,置乱算法的置乱度在ORL数据库可以达0.0194,在EYaleB数据库上可达0.0187,所提模板保护方法的识别率可分别达97.12%和96.90%。模板保护的三大特性不可逆性、可撤销性和不可链接性均表现良好。
模板保护 多特征 双随机相位编码 幻方变换 
激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1811005
作者单位
摘要
1 河北工业大学电子信息工程学院,天津 300401
2 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系,河北 石家庄 050003
针对多输入多输出(MIMO)雷达相位编码正交波形的优化设计问题,提出一种改进樽海鞘优化算法。该算法引入Logistic-Tent混沌映射进行种群的初始化,以更大概率获得最优初始解位置;并改进领导者更新方程,扩大最优解搜寻范围;利用正弦函数设计权重并根据代价函数值灵活调整追随者更新的位置,使收敛精度更加细化。实验结果表明:经过改进樽海鞘算法设计的MIMO雷达相位编码波形,较原算法自相关旁瓣峰值和互相关峰值分别减小了2.6231 dB、1.2572 dB;与现有结果相比,具有较好的正交性能、较高的算法收敛精度。
信号处理 正交波形 樽海鞘算法 相位编码 相关性 
激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1307003
作者单位
摘要
西藏民族大学信息工程学院, 陕西 咸阳 712082
为了保护图像隐私、解决光学图像加密对光学仪器精密度依赖度高的问题,提出了基于自动编码器的光学图像加密方法。该方法使用深度神经网络模拟双随机相位编码,通过在输入中加入目标随机图像模仿第一层随机相位模板,利用编码网络的卷积核模仿第二层随机相位模板。卫星图像实验结果表明,本文方法能有效地加密光学图像,直方图上密文图像像素点分布较为均匀。和基于CycleGAN的加密方法相比较,本文方法更简单,计算资源消耗更少,加密性能不受光学仪器性能的影响,加密后图像的峰值信噪比(PSNR)值下降了6.5745,水平、垂直和对角方向上相邻像素的相关系数绝对值分别低了0.110375,0.118625,0.01335,解密后图像的PSNR值上升了1.4075,结构相似性值高了0.0428。
图像处理 图像隐私 自动编码器 光学图像 图像加密 双随机相位编码 
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2210011
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and System of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310000, China
Optical cryptanalysis is essential to the further investigation of more secure optical cryptosystems. Learning-based attack of optical encryption eliminates the need for the retrieval of random phase keys of optical encryption systems but it is limited for practical applications since it requires a large set of plaintext-ciphertext pairs for the cryptosystem to be attacked. Here, we propose a two-step deep learning strategy for ciphertext-only attack (COA) on the classical double random phase encryption (DRPE). Specifically, we construct a virtual DRPE system to gather the training data. Besides, we divide the inverse problem in COA into two more specific inverse problems and employ two deep neural networks (DNNs) to respectively learn the removal of speckle noise in the autocorrelation domain and the de-correlation operation to retrieve the plaintext image. With these two trained DNNs at hand, we show that the plaintext can be predicted in real-time from an unknown ciphertext alone. The proposed learning-based COA method dispenses with not only the retrieval of random phase keys but also the invasive data acquisition of plaintext-ciphertext pairs in the DPRE system. Numerical simulations and optical experiments demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed learning-based COA method.
optical encryption random phase encoding ciphertext-only attack deep learning 
Opto-Electronic Advances
2021, 4(5): 05200016

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