針對現(xiàn)有光學(xué)加密方法進行彩色圖像加密時加密容量低、解密圖像失真度高等問題,提出一種基于壓縮全息和空分復(fù)用的多彩色圖像加密方法.在光學(xué)加密階段,結(jié)合改進的Mach-Zehnder干涉儀與空分復(fù)用技術(shù),通過不同的隨機相位掩膜對多幅彩色圖像進行同時加密,僅需單次曝光即可得到由多幅彩色圖像加密的全息圖.在解密過程中,由于記錄全息圖的過程可建模為壓縮感知過程,使用兩步迭代收縮/閾值算法即可求解.實驗結(jié)果表明,提出的加密系統(tǒng)加密容量大,解密重建圖像質(zhì)量高,結(jié)合壓縮感知理論,有效地消除了同軸全息中平方場項對解密重建性能的影響,解密圖像平均峰值信噪比僅下降約2～5dB;密鑰安全性高,隨機相位掩膜與傳播距離均起到密鑰的作用,在隨機相位掩膜錯誤或傳播距離僅偏移0.25%時,便無法解密出原始彩色圖像;且對噪聲與遮擋性攻擊具有良好的魯棒性,解密重建性能隨噪聲增大下降趨勢緩慢,加密全息圖80%信息受到遮擋性攻擊時,仍可取得良好的解密重建結(jié)果. 

【文章來源】：光子學(xué)報. 2020,49(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

壓縮彩色全息原理

單次曝光壓縮彩色全息加密模型如圖2所示．首先利用空間復(fù)用技術(shù)，將三基色激光源分別經(jīng)過擴束器與準(zhǔn)直透鏡后變?yōu)槠叫泄馐�，其中綠色與藍色光束分別使用分束器改變其發(fā)射方向并與紅色激光發(fā)射方向平行組成復(fù)合光束；接著使用經(jīng)過修改的Mach-Zehnder干涉儀利用分束器將入射的復(fù)合光束分為若干個平行光束，每個光束均照射到一幅待加密的彩色圖像與緊貼其放置的隨機相位掩膜（Random Phase Mask,RPM）上；最終經(jīng)過一段距離的傳播后，在探測器平面記錄加密得到的全息圖，且在探測器平面前放置了隨機采樣掩膜（Random Subsampling Mask,RSM），以實現(xiàn)欠采樣的功能．傳播至探測器平面的物光場可表示為

多彩色圖像解密重建模型如圖3所示．多彩色圖像加密與解密流程如圖4所示．放置在不同位置的多幅彩色圖像使用隨機相位掩膜加密，傳播至CCD平面記錄下彩色全息圖．解密重建時，隨機相位掩膜與傳播距離均起到密鑰的作用，分別提取加密彩色全息圖的三個通道進行解密重建，最終融合三個通道的估計值得到重建的多幅彩色圖像．

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于空間角度復(fù)用和雙隨機相位的多圖像光學(xué)加密方法[J]. 王雪光,李明,于娜娜,席思星,王曉雷,郎利影.  物理學(xué)報. 2019(24)
[2]分?jǐn)?shù)傅里葉變換域的彩色圖像非對稱光學(xué)壓縮加密[J]. 郎俊,付香雪,郭盼.  光電工程. 2018(06)



本文編號：3548822