[发明专利]涡旋激光阵列扫描全息多图像加密系统及其方法

权利要求书

1.一种涡旋激光阵列扫描全息多图像加密系统，其特征在于，包括激光器(1)，准直扩束器(2)，分束器(3)，随机相位板(4)，涡旋阵列产生器(5)，合束器(6)，扫描器(7)，待加密图像阵列(8)，阵列探测器(9)，光电转换和锁相放大器(10)及计算机(11)以光路方式连接；激光器(1)输出光束经过准直扩束器(2)后变为准直平面波，入射到分束器(3)后分为两路输出光，其中一路平面波照射到随机相位板(4)上，作为参考光束；另一路平面波经过涡旋阵列产生器(5)产生涡旋激光阵列，上述两路光经合束器(6)后，产生涡旋激光阵列干涉图样，通过扫描器(7)扫描待加密图像阵列(8)，由阵列探测器(9)接收到反射信号，经过光电转换和锁相放大器(10)后在计算机(11)中获得加密全息图，再经过椭圆曲线加密处理器得到加密密文；其解密过程用解密密钥配合椭圆曲线解密处理器，得到解密全息图，最后经全息图的再现解密出原始图像。

2.如权利要求1所述的一种涡旋激光阵列扫描全息多图像加密系统的方法，其特征在于，包括I获取涡旋激光阵列扫描全息图，II椭圆曲线加密，III椭圆曲线解密和IV全息图再现四个环节，具体包括下列步骤：

I.获取涡旋激光阵列扫描全息图：

激光器(1)输出光束经过准直扩束器(2)后变为准直平面波，入射到分束器(3)后分为两路输出光，其中一路平面波照射到随机相位板(4)上，作为参考光束；

另一路平面波经过涡旋阵列产生器(5)产生涡旋激光阵列，上述两路光经合束器(6)后，产生涡旋激光阵列干涉图样，通过扫描器(7)扫描待加密图像阵列(8)，由阵列探测器(9)接收到反射信号，经过光电转换和锁相放大器(10)后在计算机(11)中获得加密全息图；

II.椭圆曲线加密：

将加密全息图作为椭圆曲线加密算法的明文f；

其中，所述椭圆曲线加密算法是利用模p在有限域上的椭圆曲线算术规则来实现密钥协商的算法：

首先，用户A与用户B共享公开椭圆曲线参数的信息(p，a，b，G，n)，

其中，a，b确定的椭圆曲线方程y²＝x³+ax+b；

G为椭圆曲线中的生成元；

n为使得nG＝0成立的最小整数；

其次，用户A选择小于n的整数矩阵k_a作为自己的私钥，P_a＝k_a×G为用户A的公钥，用户B选择小于n的整数矩阵k_b作为自己的私钥，P_b＝k_b×G为用户B的公钥，K_A＝k_a×P_b为加密密钥；

当用户A向用户B传输明文f时，使用加密密钥K_A对明文f进行g＝F+K_A计算，得到加密密文g，并将其传输给用户B；

所述用户A的私钥是用户A的指纹、掌纹、人脸图像、虹膜生物特征图像，经过数据处理得到整数矩阵k_c；

所述用户B的私钥是用户B的指纹、掌纹、人脸图像、虹膜生物特征图像，经过数据处理得到整数矩阵k_b；

III.椭圆曲线解密：

当用户B接收到加密密文g后，

首先，将用户B的私钥k_b和用户A的公钥P_a通过计算K_B＝k_b×P_c得到解密密钥K_B，

再计算f＝g-K_B得到解密全息图；

IV.全息图再现：

在计算机(11)中产生一个加密系统的自由空间脉冲响应函数，对解密全息图进行傅立叶变换后，和自由空间脉冲响应函数相乘，然后对乘积结果进行逆傅立叶变换，即得到解密图像。