[发明专利]一种基于小凹系统的局部光学加解密系统

说明书

本发明公开一种基于小凹系统的局部光学加解密系统，包括加密系统和解密系统，其中，加密系统包括成像物镜模块、像素置换模块、小凹模块和加密图像采集模块；解密系统包括图像输入模块、分光模块、多离焦图像采集模块和图像处理模块；本发明能够克服现有光学加密系统实用性差的问题，利用小凹系统的光学系统参数做加密秘钥实现实用性强的光学加密功能。

技术领域

本发明属于光学加密的技术领域，具体涉及一种基于小凹系统的局部光学加解密系统。

背景技术

自1995年以来，出现了多种光学加密系统，如双随机相位编码技术、分数傅里叶变换光学加密技术、菲涅尔域光学加密技术等等。得到最广泛讨论的便是双随机相位编码技术，它是光学加密的基本系统模型。其主要基于光学领域的4f系统，通过两个透镜的傅里叶变换作用实现空间域和频谱域的变换，并分别在空间域和频谱域使用随机相位板对明文进行加密。后续的系统多是在其基础上实现密钥空间的扩展以提高安全性，但是就目前来说此方面研究仍然停留在试验阶段，实用性差，器件昂贵，难以推广。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于小凹系统的局部光学加解密系统，能够克服现有光学加密系统实用性差的问题，利用小凹系统的光学系统参数做加密秘钥实现实用性强的光学加密功能。

一种基于小凹系统的局部光学加解密系统，包括加密系统和解密系统，其中，加密系统包括成像物镜模块、像素置换模块、小凹模块和加密图像采集模块；解密系统包括图像输入模块、分光模块、多离焦图像采集模块和图像处理模块；

成像物镜模块将待加密场景成像；

像素置换模块将待加密场景的图像进行像素置换得到随机分布的图像；

小凹模块通过改变小凹模块所处的通光孔径区域内的局部焦距从而将置换后的图像分成原始放大区域、局部放大区域和原始放大区域与局部放大区域之间环状的放大率突变区域，所述放大率突变区域的图像即为密文图像；

加密图像采集模块将密文图像采集、保存并传输给解密系统的图像输入模块；

图像输入模块接收并显示密文图像；

分光模块根据放大率突变区域内光线的离焦范围将密文图像的光束进行两路以上分光，每束光在不同离焦处进行聚焦；

多离焦图像采集模块在不同离焦位置采集密文图像，并传递给图像处理模块；

图像处理模块利用相位差异算法根据图像输入模块的光学参数和密文的各离焦位置图像还原得到放大率突变区域的像素置换图像，然后将放大率突变区域的像素置换图像、原始放大区域的像素置换图像以及局部放大区域的像素置换图像合成并还原得到原始场景图像。

进一步地，像素置换采用Arnold方法。

进一步地，像素置换模块通过二元光学元件或者透射式空间光调制器实现。

进一步地，加密图像采集模板通过探测器实现。

进一步地，小凹模块通过透射式空间光调制器实现。

进一步地，小凹模块的参数包括透射式空间光调制器中透镜间距、透镜各面曲率、口径和放大率。

进一步地，利用相位差异算法得到放大率突变区域的像素置换图像的过程为：估计密文图像的初始相位，利用图像输入模块的光学参数获得图像输入模块的光学系统脉冲响应，利用所述脉冲响应得到初始相位在不同离焦位置的复振幅信息，取其中的相位信息和分光采集得到的离焦面振幅信息得到新的复振幅信息，再利用新的复振幅信息和光学系统脉冲响应的共轭得到密文的新的初始相位，此即为一次迭代过程，对初始相位不断迭代，利用最终的初始相位与密文图像得到的复振幅信息，以该复振幅信息乘以光学系统脉冲响应得到密文图像的像的复振幅信息，取其振幅即得到放大率突变区域的像素置换图像。

有益效果：