基于全息加密技术与密文压缩的光学解密图像验证系统研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61605165
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    陈文
  • 依托单位：
    香港理工大学深圳研究院
  • 学科分类：
    F0501.光学信息获取、显示与处理
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Optical authentication is one of the most important topics in optical information processing field, however the existing work still has some limits or concerns, such as no systematic analyses, complicated optical path, lackage of theoretical proofs and low variety. This proposal will focus on development of optical decrypted-image authentication system based on holographic encryption technologies and ciphertext compression, and will systematically study optical decrypted-image authentication methods from theoretical aspects. Firstly, optical image encryption systems are developed based on holographic technologies, and performance of various phase-only ciphertext generation algorithms will be systematically investigated and compared. Subsequently, several strategies are designed and applied for compressing the extracted phase-only ciphertext, and scientificalness of compression ratios will also be theoretically studied. Finally, accuracy and robustness of the proposed optical decrypted-image authentication methods will be investigated. The applicant's research group has much research experience on optical theories, optical imaging, optical image encryption and phase retrieval algorithms. A combination of holographic encryption technologies and ciphertext compression strategies will not only resolve the existing scientific problems, but also play an important role for the theoretical studies related to optical authentication. In addition, the study in this proposal can also provide a promising reference for systematically establishing and analyzing other optical decrypted-image authentication systems using different optical technologies.
光学验证是光学信息处理领域的一个重要研究方向，但是目前所做的工作仍然存在着一些局限或不足，如缺乏系统性的分析、使用复杂光路、缺乏有效的理论依据以及缺乏多样性等。本项目提出基于全息加密技术与密文压缩的光学解密图像验证系统，将在理论上系统性地研究分析光学解密图像验证原理与方法。首先利用数字全息与计算全息建立起各种光学图像加密系统，在此基础之上系统性地分析各种相位密文产生方法的优劣性；然后设计压缩策略对所提取的相位密文进行压缩操作，并且在理论上分析密文压缩比例的科学性；最后研究光学解密图像验证算法以及分析其准确性与鲁棒性。本课题组已经在光学基础理论、光学成像、光学图像加密与相位提取等研究领域上积累了丰富的经验。将全息加密技术与密文压缩思想相结合来解决目前所存在的科学问题，不仅具有重要的理论意义，而且可以对基于其它光学技术的光解密图像验证系统的建立与系统化的分析提供一些借鉴作用。

结项摘要

本项目所研究的信息安全系统主要利用了光学的基本原理。本项目的研究目的主要是在理论上进行系统性的研究从而能够利用全息加密技术与密文压缩策略所产生的压缩相位作为密文以及开展光学解密图像验证。首先利用数字全息与计算全息建立起各种光学图像加密系统，在此基础之上系统性地分析了各种相位密文产生方法的优劣性；然后设计了压缩策略对所提取的相位密文进行压缩操作，并且在理论上分析了密文压缩比例的科学性；最后研究了光学解密图像验证算法以及分析其准确性与鲁棒性。本项目执行过程中顺利地达成了所计划的所有研究目标，并且完成了所计划的所有研究内容以及取得了一系列重要研究结果：1) 在理论上进行了系统性的研究从而能够利用全息加密技术与密文压缩策略所产生的压缩相位作为密文以及开展光学解密图像验证。2) 为基于数字全息的光学图像加密体系之上的光学解密图像验证系统提供了理论分析方法以及科学判据。3) 为基于计算全息的光学图像加密体系之上的光学解密图像验证系统提供了理论分析方法以及科学判据。在此NSFC青年科学基金项目的资助下，在3年项目执行期内项目组已经取得了一系列的重要研究成果，按照之前的计划完成了所有研究目标与研究内容，有效地解决了研究领域内所存在的一些关键的科学问题，取得了此项目的所有预期研究结果，并且按照项目的预算与有关规定来使用该项目经费。在此NSFC青年科学基金项目的资助下，项目组发表了15篇国际期刊论文与12篇国际学术会议论文。在此NSFC青年科学基金项目的资助下，正培养2位博士研究生以及已经培养了1位硕士研究生，并且培育了一支光学信息安全研究团队。将全息技术与密文压缩思想相结合来解决基于光学图像加密的光学解密图像验证系统所存在的科学问题，不仅具有重要的理论意义，而且可以对其它光学解密图像验证系统的建立与系统性的分析提供一些借鉴作用。本项目所研究的光学信息安全系统具有一些独特的应用背景，比如护照查验、数据存储与通讯等。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（12）
专利数量（0）
Hierarchically optical double-image correlation using 3D phase retrieval algorithm in fractional Fourier transform domain
在分数傅里叶变换域中使用 3D 相位检索算法的分层光学双像相关
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2018.06.084
  • 发表时间：
    2018-11-15
  • 期刊：
    OPTICS COMMUNICATIONS
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Chen, Wen
  • 通讯作者：
    Chen, Wen
Vulnerability to machine learning attacks of optical encryption based on diffractive imaging
基于衍射成像的光学加密的机器学习攻击漏洞
  • DOI：
    10.1016/j.optlaseng.2019.105858
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Optics and Lasers in Engineering
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Lina Zhou;Yin Xiao;Wen Chen
  • 通讯作者：
    Wen Chen
Virtually optical information verification with a hierarchical structure
具有层次结构的虚拟光学信息验证
  • DOI：
    10.1117/1.oe.57.1.010502
  • 发表时间：
    2018-01
  • 期刊：
    Optical Engineering
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    Wen Chen
  • 通讯作者：
    Wen Chen
Single-shot in-line holographic authentication using phase and amplitude modulation
使用相位和幅度调制的单次在线全息认证
  • DOI：
    10.1016/j.optlaseng.2019.05.011
  • 发表时间：
    2019-10
  • 期刊：
    Optics and Lasers in Engineering
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Wen Chen
  • 通讯作者：
    Wen Chen

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其他文献

入侵植物红毛草碳、氮、磷化学计量特征及其营养策略
  • DOI：
    10.19741/j.issn.1673-4831.2019.1023
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    生态与农村环境学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    陈文;王桔红(通信作者）;陈晓芸;郭纳虹;苏佳玲;周晓莹;黄蓉
  • 通讯作者：
    黄蓉
芳香新塔花总黄酮对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护作用及机制
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 作者：
    申静;刘冲;陈文
  • 通讯作者：
    陈文
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    大气科学
  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    陈文
刺五加提取物在盐酸中对钢的缓蚀作用
  • DOI：
    10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2016.02.011
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    材料保护
  • 影响因子：
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  • 作者：
    陈文;管春平;胡小安
  • 通讯作者：
    胡小安
天津市糖尿病门诊特定病种患者按人头付费的效果评价
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    10.13688/j.cnki.chr.2018.18131
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国卫生资源
  • 影响因子：
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  • 作者：
    邢念莉;陈文;刘稳;程文迪;弓园远;李琦;张璐莹
  • 通讯作者：
    张璐莹

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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