[发明专利]基于QR码和阵列指纹密钥的光学加密方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息安全的光学加密技术领域，具体指一种基于QR码和阵列指纹密钥的光学加密方法。

背景技术

随着互联网和各种信息传递技术的广泛应用，信息安全成为人们关注的热点之一。对所传递的信息进行加密是一种行之有效的技术手段。由于光学系统在信息处理上具有高速并行的处理能力，光学图像加密成为近年来的研究热点。国内外很多人开展了光学图像加密技术的研究，采用傅立叶变换、数字全息、菲涅尔变换、夫朗和费衍射、光学相关等光信息处理方法，来达到对信息加密的目的。近年来，Gyrator变换作为一种新兴的数学变换备受人们重视，尤其在图像加密领域。2007年，Rodrigo等在数学上提出了Gyrator变换，它是传统傅里叶变换在分数级次上的推广，详细讨论了这种变换的多种性质。随后，又提出了在光学上实现Gyrator变换，采用两两之间具有特定距离的三个广义透镜组成的光学系统来实现，进而，Gyrator变换在图像加密领域获得了广泛应用。但是，传统的Gyrator变换安全性不高，易于受到攻击，而且，一次加密过程可携带信息量少，只能对单幅或几幅图像进行加密。

发明内容

本发明的目的是针对现有信息加密技术中存在的缺陷和不足，提出一种基于QR码和阵列指纹密钥的光学加密方法，即先将原始信息转换为相应的QR码，通过阵列指纹密钥和结合Gyrator变换，实现QR码的加密和解密，再通过智能手机或IPAD等扫描设备读出原始信息。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于QR码和阵列指纹密钥的光学加密方法，包括步骤：QR码转换，混合指纹密钥生成，QR码加密，QR码解密和原始信息再现等五个部分，其包括下列详细步骤：

步骤(1)QR码转换

通过QR码生成器将原始信息转换为相应的QR码；

所述的原始信息可以是文字、图像、URL地址和电子邮件等能用QR码生成器在线转换的信息。

步骤(2)混合指纹密钥生成

定义：混合指纹密钥，包括混合指纹加密密钥和混合指纹解密密钥；

通过对混合指纹加密密钥取复数共轭，得到混合指纹解密密钥。

混合指纹密钥生成，通过指纹读取设备获取到人体指纹图像，然后对指纹图像进行图像处理，使之更清晰；

然后采集更多用户的指纹图像或者同一用户的不同指纹图像，经过上述相同步骤的处理，建立指纹密钥库；

从指纹密钥库中选取出N×M个欲参与加密过程的用户的指纹图像，形成N×M阵列指纹密钥；

由激光器发出的激光，经过扩束器扩束后，照射到达曼光栅上，经傅里叶变换透镜L1在焦面处产生N×M束等强度的阵列激光，照射N×M阵列指纹密钥，再经傅里叶变换透镜L2在焦面处生成混合指纹加密密钥。

达曼光栅是一种特定设计的周期性的相位光栅，可以产生等强度的N×M阵列激光，N和M的数值由达曼光栅的结构决定，N×M阵列激光中的每一束激光对应照射N×M阵列指纹密钥中每一个指纹图像，每一束激光光斑大小和每一个指纹图像的尺寸相匹配。

达曼光栅和阵列指纹密钥分别位于傅里叶变换透镜L1的前焦面和后焦面；阵列指纹密钥和混合指纹加密密钥分别位于傅里叶变换透镜L2的前焦面和后焦面。

步骤(3)QR码加密

QR码与加密随机相位板相乘，经过第一级Gyrator变换后，与混合指纹加密密钥相乘，经过第二级Gyrator变换，获得加密QR码。

第一级Gyrator变换是角度为α₁的Gyrator变换，第二级Gyrator变换是角度为α₂的Gyrator变换。

步骤(4)QR码解密

加密QR码经过第二级Gyrator逆变换，与混合指纹解密密钥相乘后，经过第一级Gyrator逆变换后，与解密随机相位板相乘，获得解密QR码。

解密随机相位板是加密随机相位板的复数共轭；第一级Gyrator逆变换是角度为-α₁的Gyrator变换，第二级Gyrator逆变换是角度为-α₂的Gyrator变换。

步骤(5)原始信息再现

通过智能手机、IPAD等设备扫描解密QR码读出原始信息。

综上所述，本发明具有如下特点：第一、将原始信息转换为QR码进行加密，具有信息量大，信息种类多，而且用智能手机或IPAD等设备进行在线扫描，方便快捷。第二、用人体的生物特征——指纹，尤其是阵列指纹作为混合密钥进行联合加密，私密性好，安全性更高。

附图说明