论文部分内容阅读
信息隐藏是保证图像安全的技术之一，信息隐藏理论与密码学不同，它主要考虑怎么把一个秘密消息隐藏到一个普通消息中，继而通过对普通消息的传输来传递隐秘消息。对手不能判断普通消息中是否有隐秘信息的存在，因此能保证隐秘消息的安全。随着科技的发展，人类的计算能力得到了突飞猛进的进步，尤其是文献[1,2]中提出的量子并行算法，使得经典信息隐藏理论面临考验。在这样的情形下，许多学者将目光投向了量子信息隐藏。量子信息隐藏理论在计算机和通讯等领域内具有非常大的应用前景。容量和鲁棒性是信息隐藏的两个重要指标，也是一对基本矛盾。一个理想的信息隐藏协议，应该既能隐藏大量的秘密消息，又可以确保秘密消息的安全。作为量子密码学的重要分支，量子信息隐藏是经典信息隐藏在量子计算机中的广义化。本文主要从量子秘密共享和量子数据隐藏两方面来研究量子信息隐藏协议，主要研究内容包括以下几个方面：(1)在腔量子电动力学（QED）中，提出了一种有效的基于五方量子簇态共享一个随机单原子态的不可否认的五方量子秘密共享方案。该方案没有涉及到多原子的联合态测量，并且该方案的实现对热场和腔场的衰退并不敏感，使得量子的相干性不会遭到破坏，在现实中更容易实现。(2)提出了一种基于量子图像几何变换的图像加密解密方案。首先根据周等人在文献[3]中提出的图像加密解密方案进行了详细的分析，指出了其中的一些错误和不合理性。然后给出了算法的改进方法，并提出了一个完善的图像加密和解密算法。(3)提出了一种基于量子傅里叶变换（QFT）和双随机相位编码（DRPE）的量子图像加密解密方案。该方案最大的贡献在于首次将双随机相位编码技术应用到量子场景中。在量子图像空间域和傅里叶频域中，分别利用两个相位编码算子作为密钥。只有获得两个正确的密钥，才能恢复出原始图像。因为量子计算机中的所有么正操作都是可逆的，所以本文中的图像解密电路是图像加密电路的逆过程。文中将本方案与经典图像加密进行比较，从鲁棒性、计算复杂性等方面给出了详细的理论分析。(4)利用量子离散余弦变换（QDCT）提出了一种新型的量子彩色图像水印方案。首先提出了一种彩色图像灵活表达式。然后我们构造了水印嵌入和提取的量子电路。通过执行QDCT获得量子离散余弦变换系数。我们给出了评价水印隐藏质量的方法，即比较含有水印的图像与原始图像的相似度。根据经典数字仿真结果和分析表明，我们的水印方案具有良好的可视性。