量子圖像安全關鍵技術研究.pdf

1、計算機在現(xiàn)代人類的生產和生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著計算機及互聯(lián)網技術的發(fā)展，尤其是大存儲和大數(shù)據問題的日益增加，使得傳統(tǒng)的計算機在存儲容量和處理速度上越來越無法滿足人們的要求。量子計算機以其天然的并行計算能力可以解決這一困難。圖像是人類獲知、傳遞和分析信息的一個非常重要的媒體形式。在傳統(tǒng)的計算機領域，圖像的內容認證和安全保護技術在圖像的隱蔽通信、媒體認證等方面得到了廣泛的應用。在未來的量子計算機時代，圖像作為重要的信息表示形式，

2、其安全保護方法也必然是信息處理的關鍵問題。然而，正如量子計算機的研究還處于探索階段一樣，量子圖像的相關研究也處于剛剛起步的階段，許多概念、分類、理論和應用模型亟需進一步完善。本文以量子圖像為研究對象，探索和發(fā)掘量子計算機上圖像的安全保護和認證的原理以及實現(xiàn)手段，以期提高和完善量子圖像的安全保護技術。
　　本文首先介紹了量子圖像表示和安全的相關概念。然后在具體闡明一些概念的同時分析了量子圖像安全保護面臨的問題。最后分別就量子圖像的內

3、容認證和保密通信提出了新方法和新途徑，使量子圖像的安全性和可用性得到顯著提高。本文的主要研究工作和創(chuàng)新性成果概括如下：
　?。?）建立了一個基于量子變換的量子圖像水印嵌入和提取的優(yōu)化數(shù)學模型。在模型中，引入一個控制嵌入強度的動態(tài)向量代替常參數(shù)。優(yōu)化模型以量子態(tài)在量子計算過程中保持歸一化為約束條件，以表征載體圖像的量子態(tài)在水印嵌入前后的變化具有最小幅值為目標。利用該優(yōu)化模型，分別設計了基于量子小波變換和Hadamard變換的量子圖像

4、水印算法。仿真實驗表明，算法具有較大的嵌入容量和良好的視覺效果。
　?。?）提出了一個基于量子置換-擴散操作的量子圖像加密算法。利用量子受控幾何變換實現(xiàn)量子圖像的像素位置交換。為使量子圖像灰度值擴散，研究了量子圖像受控灰度變換的方法和實現(xiàn)的量子線路，然后利用量子受控灰度變換實現(xiàn)了量子圖像灰度編碼的擴散操作。該算法大大提高了量子密文圖像的安全性。
　?。?）探討了量子圖像秘密分享的概念，提出了一種基于測量策略和量子圖像帶（st