[发明专利]双柱面随机相位编码的光学图像加密方法

权利要求书

1.一种双柱面随机相位编码的光学图像加密方法，其特征在于，所述方法包括光学加密和解密两个过程。

2.根据权利要求1所述的双柱面随机相位编码的光学图像加密方法，所述的光学加密过程包括一个核心模块——双柱面随机相位编码模块，三个配套模块——计算处理与显示模块，激光照明光源与参考光模块，全息成像获取模块。

3.根据权利要求1所述的双柱面随机相位编码的光学图像加密方法，所述的光学加密过程，所述的双柱面随机相位编码模块是，由两次反射接力柱面衍射和分别位于输入面和第一个反射柱面的双柱面随机相位板组成，包括以下两个步骤：待加密的灰度图像经过激光照明转化为物光波(u₀)，首先被位于第一个内反射柱面的第一个柱面随机相位板(M₁)编码，反射后结果记为u₁，经过一次距离为d₁、由外向内传播模型的柱面衍射，到达另一个外反射柱面，其波前记为u₂，具体计算过程表示为：

，其中R₁为随机相位矩阵，i为虚数单位，*表示共轭，即反射过程，FrOIP(^.)表示由外向内传播模型的柱面衍射，计算公式为

，

其中(θ_R, z_R)和(θ_r, z_r)为内反射柱面和外反射柱面的角度和高度方向坐标，r、R为内外柱面的半径，C为常数，d为内外柱面上任意2点间的距离；衍射波前u₂被位于第二个外反射柱面的第二个柱面随机相位板(M₂)编码，反射后的光场记为u₃，经过一次距离为d₂、由内向外传播模型的柱面衍射，到达另一个柱面记录面，其波前记为u₄，计算具体过程表示为：，其中R₂为随机相位矩阵，FrIOP(^.)表示由内向外传播模型的柱面衍射，计算公式为：

。

4.根据权利要求1所述的双柱面随机相位编码的光学图像加密方法，所述的光学加密过程，所述的三个配套模块分别是：计算处理与显示模块，由计算机和显示器组成；激光照明光源与参考光模块，激光器，激光扩束镜，透镜L1，平面反光镜M1，分光棱镜BS1，相移半波片PZT，分光棱镜BS2，平面反光镜M2组成，为核心编码模块提供照明光源和参考光，参考光通过相移半波片PZT提供相位改变为π/2的两种参考光R₀和R₁；全息成像获取模块，由光探测器CCD组成，可以获取衍射光波与2种参考光形成的干涉条纹振幅，即全息图密文H₁和H₂，其计算方法是：H₁=|R₀+u₄|²，H₂=|R₁+u₄|²。

5.根据权利要求1所述的双柱面随机相位编码的光学图像加密方法，所述的解密过程包括：光场u₄的重建过程，结果为u₄'，具体过程为，先计算出干涉时的零级光I₀，具体计算公式为：，并且满足条件2R₁ ≧ max (|u₄|) + min (|u₄|)，则重建的光场u₄'为：

；图像u₀的解密过程，结果为u₀'，具体过程是，重建的光场u₄'经过FrIOP(^.)的逆衍射过程IFrIOP(^.)，并被共轭相位板M₂*编码，然后经过FrOIP(^.)的逆衍射过程IFrOIP(^.)，并被共轭相位板M₁*编码，形成解密的图像u₀'，其计算过程为： 。