视觉安全若干关键问题研究

The human society has stepped into information era, while more than seventy percent of the information is acquired by human visual system (HVS) directly, which makes HVS the most important way to get information. Therefore, research on utilizing characteristics of human vision and protecting the security of information got from HVS, becoming an interesting research topic, which may have very important application value. In this context, the concept of visual security arises as required. The main goal of this application is to fully combine the visual characteristics with information security technologies, for example, by combining persistence of vision and spatial frequency response with steganography and cryptography, we bring about high-frequency display technology and visual cryptography. Centering on these two attractive topics, we mainly focus on several key fundamental problems that visual security encountered during its practical application. For high-frequency display technology, we will explore the rule of color mixture under the persistence of vision. Based on this, we can fix the defect in current theoretical model and solve the problems in protecting secret information, such as poor image quality and disclosure of marginal information. For visual cryptography, we will study some new applications, such as visual anti-copying technique, and find solutions to the problems when applying visual cryptography, for instance, reducing the large pixel expansion of visual cryptography scheme, enhancing visual quality of the recovered image, and introducing authentication abilities to avoid cheating etc.

人类社会已经进入信息时代，而视觉是人类最主要的信息获取方式，通过人眼所获取的外界信息高达百分之七十，研究如何利用人眼视觉系统的光学特性，为通过视觉获取信息提供安全保护，成为一个有意思的问题，并且具有十分重要的应用价值，视觉安全的概念因此而生。本申请的研究目标是将人眼的有限感光范围、视觉暂留、空间频率响应和立体视觉等特性与信息隐藏和安全加密等信息安全技术相结合，以高频显示和视觉密码两个研究热点为中心，重点解决视觉安全在面向实际应用过程中遇到的若干基础关键问题。对于高频显示研究，通过探索人眼视觉暂留效应下的颜色混合规律，修正现有理论模型中的缺陷，并重点解决秘密信息保护应用中出现的图像质量欠佳和边缘信息泄露问题；对于视觉密码研究，重点通过面向可视防复印技术等若干特色应用领域，解决困扰视觉密码实际应用中分享图片尺寸较大、图像质量差、缺乏认证等困难问题。

无论在过去还是在当今的信息时代，视觉系统一直是人类获取信息的主要方式，在人类接受的所有信息中，视觉系统接收高达百分之七十的信息。然而，正因为视觉系统是人类获取外界信息的主要通道，自然情况下该通道的安全性很难保证，因此迫切需要我们探究视觉安全保护，以满足人们日益增长的视觉安全需求。我们的研究结合了人眼视觉系统的自然特性与安全加密技术：人眼视觉系统的自然特性是神经学和视觉心理学的研究成果，其特性包括有限的视网膜分辨率、可见色域、动态范围，以及视觉暂留和立体感知中的双眼视差；安全加密技术主要利用视觉密码，这是信息安全中新兴的研究领域。基于人眼视觉系统的自然特性和安全加密技术，我们取得了一系列创新的成果和具有实际价值的应用。例如，我们探究了人眼视觉系统的时间混色规律，基于该成果，我们开发出了基于高频显示的安全显示技术、防偷拍的信息安全显示技术，3D2D同步显示系统。另外，我们将传统信息安全技术视觉密码与现代显示技术结合，开发出了防偷拍的信息安全显示系统，这一创新展现了视觉密码这一传统信息安全技术与其它领域交叉的可能性，会激励并推动更多的后续发展。