[发明专利]基于视觉密码双波长复用的光学信息隐藏技术

说明书

本发明公开了一种基于视觉密码双波长复用的光学信息隐藏技术。在视觉密码的基础上，利用拓展的视觉密码编码方案将秘密信息编码到衍射图和通过该衍射图计算生成的衍射图中，再利用GS算法将两幅衍射图信息转化成纯相位衍射光学元件，经两种特定波长的激光照射衍射元件在特定位置接收，通过人眼即可获得解密信息。本发明使用纯相位光学衍射元件作为隐藏载体、两种特定波长作为解密密钥、利用光学系统通过衍射元件衍射实现，具有隐蔽性好、抗噪能力强、安全性高、无需对准的优点，同时操作简单，有效解决了已有技术隐蔽性差、系统复杂、应用限制多等问题，可应用于安全性、系统集成性高的信息加密领域。

技术领域

本发明涉及一种光学信息隐藏技术，具体涉及一种用纯相位衍射光学元件作为隐藏载体，利用两种特定波长的激光同时照射衍射元件，通过衍射作用在特定的位置获取隐藏信息的技术。

背景技术

光学信息隐藏作为光学信息安全的重要研究方向，有着广阔的研究前景。光学信息隐藏一般通过光学变换或其它处理将秘密信息嵌入到冗余的载体中，或是把秘密信息通过密钥转化成白噪声之类无意义信息。最经典的光学信息隐藏技术是由Refrgier和Javidvi于1995年提出的双随机相位编码，该方案是将两个随机相位作为密钥，将秘密信息转化成无意义的复振幅，参见（Opt Lett 1995; 20: 767–9），之后的工作是针对该方案的不足做出的优化，如对加密后的复杂密文进行量化处理使其离散实数减少，用分数傅里叶变换或者菲涅尔变换代替傅里叶变换，还有采用另一种方式将秘密信息嵌入给定图像实现信息隐藏。近年来都在尝试用各种光学系统用于光学信息隐藏，包括离轴全息、级联相位掩模结构、联合变换相关器、鬼成像系统、和叠层成像系统，光学信息隐藏有着并行化、高速处理、适用于多维度的优点，在信息安全领域发挥着独特的魅力。

视觉密码是一种关于图像加密的技术，提供了一种将一个携带待加密信息的图像分割为多个加密子图像，只要将规定数量的子图像精确叠加在一起，不需要任何密码学的计算，依靠人眼即可获取加密信息的方案。1994年，Moni. Naor和Adi. Shamir正式提出了视觉密码学并进行了详细的理论阐述，标志着视觉密码方案成为了密码学研究的重要分支，参见（Eurocrypt 1994（1）: 1-12，1994）。在随机网格加密技术的基础上，视觉密码学使用多个像素点阵列共同构成像素点阵块的方式来实现加密功能，并最终产生出加密方案的加密子图。在该方案可描述为“（k，n）-视觉密码方案”，即一个携带加密信息的图像按照规则被编码成n个加密子图，规定任意k个参与者可以解密信息（k大于2且小于或者等于n），将子图分配给n个密码方案参与者。当任意k个参与者将子图对准叠加后，即可完成解密，通过人眼可直接获取解密信息，而小于k的任意个参与者均不能完成解密。

本课题组于2017年将视觉密码用于光学信息隐藏，在隐藏过程中将秘密信息通过视觉密码编码方案转换成一组衍射光学元件密钥，提取过程只需用激光照射衍射光学元件，将得到的图案叠加到一起通过人眼的联系功能直接提取秘密信息，参见（J. Opt. 19(2017) 115703 (10pp)），视觉密码编码方案相对与其它的光学加密方案最大的区别在于，该方案加密与解密是非对称的，解密只需要简单的叠加具有快速简单的优势。

而现有的视觉密码方案在具有上述优势特征的同时也存在一些不足：

1. 隐蔽性差，现存的视觉密码在光学隐藏中隐藏载体是规律明显的二值随机分布结构，虽然没有任何意义，但特征明显，隐蔽性差；

2. 应用限制多，现有的方案受视觉密码方案的束缚，需要精确对准解密才能提供给人眼获取信息，容易受对准干扰，这对实际应用造成了更多的限制；

3. 光学系统复杂，现存的视觉密码在光学隐藏中隐藏载体为多个，增加了光学系统的复杂性。

发明内容