[发明专利]基于鬼成像和图像认证的压缩光学加密和解密方法

权利要求书

1.基于鬼成像和图像认证的压缩光学加密和解密方法，其特征在于：包括如下步骤：

加密过程：

(1)图像的压缩采样：使用哈达玛散斑照明目标物体，物体的反射光强度由桶探测器收集，得到光强值D；

(2)数据隐写：将收集到的光强值D编码为一系列随机二值矩阵{P_O}，并获得秘钥k₁；

(3)生成认证秘钥：将随机二值矩阵{P_O}隐藏到用于照亮认证图像的投影图案中，并获得秘钥k₂、密文C和认证秘钥k；

解密过程：

(a)认证：接收方根据认证秘钥k和密文C进行关联运算，恢复出一个模糊图像，并且将图像回送至发送方用于身份认证，认证通过后再将密钥k₁和密钥k₂发送给接收方；

(b)解密：根据密钥k₁和密钥k₂来恢复秘密图像。

2.根据权利要求1所述的基于鬼成像和图像认证的压缩光学加密和解密方法，其特征在于：所述图像的压缩采样包括如下步骤：

1.1、使用计算机生成照明图案，通过对脉冲函数σ_H(u,v)进行逆哈达玛变换生成用于投影的哈达玛散斑I(x,y)：

其中，(x,y)表示空域坐标，H^-1表示逆哈达玛变换，(u,v)表示哈达玛域坐标，脉冲函数表示为：

式中：(u₀,v₀)为哈达玛域的一个初始位置坐标；

另一组与哈达玛散斑元素值相反的散斑表示为：

I_-(x,y)＝1-I₊(x,y)；

I₊(x,y)和I-(x,y)分别表示一对互补的哈达玛散斑；

1.2、将生成的哈达玛散斑陆续投影到秘密图像上，用桶探测器依次记录反射光的光强值D：

D_i＝∫∫I_i(x,y)O(x,y)dxdy；

其中，I_i(x,y)表示为投影的第i张哈达玛散斑，O(x,y)代表要加密的目标物体。

3.根据权利要求1所述的基于鬼成像和图像认证的压缩光学加密和解密方法，其特征在于：所述数据数据隐写包括如下步骤：

2.1、由光强值D组合得到两个一维数组{D₁}和{D₂}，将两个数组{D₁}和{D₂}拼接为一个数组{D}；

2.2、将一维数组{D}重置为一个二维矩阵S，重置的二维矩阵S作为附加秘钥k₁；

2.3、利用像素值分解的方法，将二维矩阵S分解为一系列随机二值矩阵{P_O}，二维矩阵S上每一位置的值等于所有随机矩阵对应位置值的叠加：

S(i,j)＝{P₁(i,j)+P₂(i,j)+...+P_k(i,j)}；

其中，P_k表示分解的第k个矩阵，(i,j)表示矩阵的位置坐标。

4.根据权利要求3所述的基于鬼成像和图像认证的压缩光学加密和解密方法，其特征在于：步骤2.1中，拼接时，使用了两个比例系数λ₁和来进行修正：

其中代表拼接，和分别表示数组{D₁}和{D₂}的平均值。