[发明专利]基于随机相位层和叠层衍射的多图像加密解密方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于随机相位层和叠层衍射的多图像加密解密方法及系统。所述基于随机相位层和叠层衍射的多图像加密方法包括：基于叠层衍射原理，获取经不同位置的多孔探针的光入射到样品切片组后，样品切片组中第N层样品层的出射场，得到多个第N层出射场；样品切片组包括N个样品层；样品层为待加密图像或随机相位层；随机相位层位于两个待加密图像之间；两个待加密图像为相同的待加密图像或不同的待加密图像；将各第N层出射场输入至双随机相位编码系统，对第N层出射场进行双随机相位编码，得到多幅密文子图像；将多幅密文子图像进行拼接，得到密文图像。本发明能消除层与层间的串扰，提高加密解密的质量和速度。

技术领域

本发明涉及图像加密解密领域，特别是涉及一种基于随机相位层和叠层衍射的多图像加密解密方法及系统。

背景技术

近年来，基于光学信息处理的信息隐藏和加密技术蓬勃发展。由于其具有高并行度、高处理速度和高加密维度，可采用相位、波长、振幅、偏振态等多维编码的特点，比传统的数字方法更具优越性。叠层衍射术作为一种新兴的计算成像技术，基于叠层衍射的信息隐藏和加密方案，近年来也取得不少成果。

传统的叠层衍射针对的是二维样品，而三维叠层衍射则可恢复三维厚样品。在三维情形下，样品被处理成多层切片，通过恢复每一层的复振幅信息，物体的三维信息得以重建。然而，基于叠层衍射的三维信息(或多图像)加密技术，一直存在着恢复效果差、耗时长、层与层间串扰明显等缺点。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于随机相位层和叠层衍射的多图像加密解密方法及系统，以消除层与层间的串扰，提高加密解密的质量和速度，提高系统的安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于随机相位层和叠层衍射的多图像加密方法，包括：

基于叠层衍射原理，获取经不同位置的多孔探针的光入射到样品切片组后，样品切片组中第N层样品层的出射场，得到多个第N层出射场；所述样品切片组包括N个样品层；所述样品层为待加密图像或随机相位层；所述随机相位层位于两个所述待加密图像之间；两个所述待加密图像为相同的待加密图像或不同的待加密图像；N≥3；

将各所述第N层出射场输入至双随机相位编码系统，对所述第N层出射场进行双随机相位编码，得到多幅密文子图像；

将多幅所述密文子图像进行拼接，得到密文图像。

可选的，所述基于叠层衍射原理，获取经不同位置的多孔探针的光入射到样品切片组后，样品切片组中第N层样品层的出射场，得到多个第N层出射场，具体包括：

将经过放置在第k个位置的多孔探针的光入射到样品切片组，得到第k个位置对应的样品切片组中第N层样品层的出射场

ψ_e,N,k＝ψ_i,N,k·O_N,k；

其中，ψ_e,N,k表示第k个位置对应的样品切片组中第N层样品层的出射场，ψ_i,N,k表示第k个位置对应的样品切片组中第N层样品层的入射场，O_N,k表示第N层样品层的透过率函数；ψ_i,N,k＝ρ_Δz(N-1)[ψ_e,N-1,k]，Δz(N-1)表示第N层样品层和第N-1层样品层的距离，ρ_Δz(N-1)表示经过Δz(N-1)的自由光场角谱传播，ψ_e,N-1,k表示第k个位置对应的样品切片组中第N-1层样品层的出射场；当经过放置在第k个位置的多孔探针的光入射到样品切片组中的第一层样品层时，第k个位置对应的样品切片组中第一层样品层的出射场ψ_e,1,k＝P·O_1,k，其中，P表示经过放置在第k个位置的多孔探针的光，O_1,k表示第一层样品层的透过率函数；