[发明专利]一种基于生物组织独特光散射特性的光学加密装置及方法

权利要求书

1.一种基于生物组织独特光散射特性的光学加密方法，使用基于生物组织独特光散射特性的光学加密装置，其特征在于：所述光学加密装置包括投影输入装置(1)、动态散射介质(2)和面阵光电探测器(3)，以及用于生成明文和完成密文算法处理的微处理器(4)，所述动态散射介质(2)置于投影输入装置(1)和面阵光电探测器(3)之间，投影输入装置(1)和面阵光电探测器(3)的信号均连接微处理器(4)；

将动态散射介质作为随机相位掩膜置于投影输入装置(1)和面阵光电探测器(3)之间形成一个加密系统，把待加密的明文P输入加密系统，经过动态散射介质的散射效应转换成类噪声的散斑图案，完成加密操作，具体包括如下步骤：

步骤1.获取密钥：用投影输入装置(1)在输入平面中心投影一个点光源，经动态散射介质(2)后通过面阵光电探测器(3)记录此时加密系统输出平面形成的散斑图案即为此时加密系统的所用的动态散射介质的密钥；动态散射介质(2)发生动态变化对应记录一次密钥，密钥进行去相关特性操作，以保证密钥之间都没有相关性；

步骤2.加密：通过步骤1所获取的密钥，利用卷积算法对待加密的明文进行卷积加密，获取密文；

步骤3.解密：对步骤2所获取的密文进行去卷积运算，获取明文；

所述步骤1中密钥进行去相关特性操作，具体采用以下方式：

方式1.使用不同生物组织作为动态散射介质记录密钥，不同生物组织之间密钥的互相关运算通过如下公式计算：

其中，为第一样本组织密钥，为第二样本组织密钥，★代表互相关运算，δ表示脉冲函数，S₁为第一样本组织，S₂为第二样本组织；

方式2.使用同一生物组织的不同切片作为动态散射介质记录密钥，不同切片之间密钥的互相关运算通过如下公式计算：

其中，为第一切片样本组织密钥，为第二切片样本组织密钥，Sk₁为第一切片样本组织，Sk₂为第二切片样本组织；

方式3.使用同一生物组织同一切片作为动态散射介质，切片随时间变化，不同时刻对应记录不同密钥，不同时刻密钥的互相关运算通过如下公式计算：

其中，表示同一组织同一切片T₁时刻下的密钥，表示同一组织同一切片T₂时刻下的密钥，ST₁表示同一组织同一切片的T₁时刻，ST₂表示同一组织同一切片的T₂时刻。

2.根据权利要求1所述的基于生物组织独特光散射特性的光学加密方法，其特征在于：所述动态散射介质(2)与投影输入装置(1)的距离大于动态散射介质(2)与面阵光电探测器(3)的距离。

3.根据权利要求1所述的基于生物组织独特光散射特性的光学加密方法，其特征在于：所述步骤2中卷积加密计算公式如下：

I＝O*PSF

其中，I为明文发出的光透过动态散射介质在输出平面上生成的散斑，O为明文的强度函数，PSF为动态散射介质的密钥，*表示卷积运算。

4.根据权利要求1所述的基于生物组织独特光散射特性的光学加密方法，其特征在于：所述卷积加密具体采用如下加密方法：

加密方法1.完整的明文与步骤1中的密钥进行卷积加密后形成散斑密文，完成加密操作；加密方法2.将明文进行空间二维随机不充分全采样后得到部分明文P_i，再将所有部分明文与步骤1中的密钥进行卷积加密后形成多个散斑密文，完成加密操作。

5.根据权利要求1所述的基于生物组织独特光散射特性的光学加密方法，其特征在于：所述步骤3中解密去卷积运算具体采用如下解密方法：

解密方法1.完整密文与对应的密钥进行去卷积运算，得到加密前的完整明文，完成解密；解密方法2.所有散斑密文与对应的密钥进行去卷积运算，得到所有部分明文，对所有部分明文进行叠加获得完整明文，完成解密。