[发明专利]基于涡旋光束和相位恢复算法的图像加密方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种信息安全技术领域，特别是图像的加密方法。

【背景技术】

相位恢复算法是一种通过可测量的光场强度确定光场相位分布的方法，其中运用最为广泛的有GS算法、HIO算法、YG算法和POCS算法。相位恢复算法已被广泛应用在电子显微镜、波前再现、面形检测等领域。1996年，Wang等人运用相位恢复算法实现了图像的纯相位编码。同年，Johnson和Brasher利用相位恢复算法将图像信息加密到两块相位板中，图像的解密则通过经典的双随机相位加密系统完成。双随机相位加密系统是由美国Connecticut大学的Refregier和Javidi两位专家在1995年提出，它是光学理论在信息安全领域的重要运用。相位恢复算法引入光学图像加密领域则大大丰富了光学图像加密的手段。2004年，中国科学院的司徒国海和张静娟提出了基于线性双随机加密系统框架下的相位恢复算法加密方法；2010年，哈尔滨工业大学的刘正君结合相位恢复算法和gyrator变换实现了双图像的加密。目前国内外对相位恢复算法在光学图像加密方面的应用研究主要集中在相位恢复算法加密型图像加密技术方面的研究，通过运用相位恢复算法进行图像的加密，将图像信息隐藏到相位板中，解密过程则通过光学手段加以实现，只需将加密过程中得到的相位板放置在特定的光学解密装置中，在系统的输出面上运用光强探测器就可以直接获取解密图像。到目前为止提出的基于相位恢复算法的图像加密方法大都采用平行相干光作为光学解密系统的入射光波，对于不同入射光波在图像加密系统中的应用研究仍有待展开。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供基于涡旋光束和相位恢复算法的图像加密方法。

解决上述技术问题采用如下技术措施：基于涡旋光束和相位恢复算法的图像加密方法按如下步骤进行：

(1)加密：

(i)函数U₀(x₀，y₀)＝exp[ilφ(x₀，y₀)]表示一螺旋相位板，其中φ表示空间方位角，l是拓扑荷数，(x₀，y₀)表示螺旋相位板所在平面的坐标，且当x₀＝0时，φ＝0，波长为λ的单位振幅平行相干光入射到该螺旋相位板后生成涡旋光束，则在涡旋光束传播方向上距螺旋相位板z₁处的光波场复振幅分布为：