[发明专利]一种基于散斑去相关的多图像多重加密方法

说明书

本发明公开一种基于散斑去相关的多图像多重加密方法，将多幅原始图像通过光学系统加密为散斑；利用散斑旋转去相关但有联系的性质，实现单密钥多图像加密；利用散斑缩放去相关和更换探测区域散斑去相关的性质，实现多重加密，且每层加密重级中都可以对多图像加密；解密时，少量密钥可快速解出大量图像，且图像搜索和解密可同时完成。本发明只需采用简洁的加密系统，就能实现较大的密文容量、较高的加密和解密效率、以及可靠的安全性。

技术领域

本发明属于信息安全和信息光学技术领域，具体涉及一种基于散斑去相关的多图像多重加密方法。

背景技术

随着计算科学和通信技术的发展，信息安全变得极为重要。自Refregier和Javidi提出双随机相位编码(DRPE)以来，光学图像加密技术因其固有的利用多参数并行运算的能力而备受关注。随后，基于波长和位置复用、干涉原理、相位检索算法、计算鬼影成像等理论的多图像加密技术也被相继提出，提升了密文的信息容量和加密效率。然而，目前的多图像加密系统基本都使用了相干照明，因而受到对相干伪影噪声和错位过于敏感的困扰。

为了避免相干照明的局限性，由非相干光照明的图像加密系统被提出和简化。这些非相干加密系统非常简单且易于搭建，极大地降低了由相干照明引起的光学操作的复杂性。此外，这些加密方法直接控制强度信息，而不是相干系统中所用的复值信号，因而有效避免了信息膨胀的问题。然而，非相干多图像加密方法目前十分少见，并且容易受到基于散斑相关法的攻击，或是为了避免被攻击而导致密文的信息容量受限，亦或是在第二重加密中只能加密一张图像导致安全等级和密文容量均受限。

因此，现有的光学图像加密技术中，以下目标无法同时得到满足：保持非相干照明下的系统简洁性和易操作性、提高安全性、提升密文信息容量和加密解密效率。

发明内容

发明目的：针对现有光学图像加密技术中系统复杂、操作困难、安全性弱、加密解密效率低、密文信息容量低等问题，提出一种基于散斑去相关的多图像多重加密方法，有较大的密文容量、很高的加密和解密效率、以及可靠的安全性。

技术方案：本发明提供一种基于散斑去相关的多图像多重加密方法，具体包括以下步骤：

(1)确定待加密图像和一片散射介质层；

(2)基于散斑旋转去相关，使光学加密系统的点扩散函数S_1,i与密钥S_1,1去相关但有联系，获取多幅待加密图像O_i的散斑I_1,i，进行第一重多图像加密，其中i＝1,2,…代表加密的图像数；

(3)使系统的点扩散函数S_2,1与调节之前的密钥S_1,1去相关且没有任何联系，记录S_2,1作为密钥2，随后重复步骤(2)进行第二重多图像加密；

(4)重复步骤(3)，记录对应系统的点扩散函数S_j,1作为密钥j，并进行第j重多图像加密，其中j＝3,4,…代表加密重数；

(5)将探测到的所有散斑叠加，让相互去相关的散斑多路复用于一张散斑图像I中，得到密文其中i＝1,2,…代表加密的图像数，j＝1,2,…代表加密重数；

(6)根据各个密钥S_j,1及每一重加密中S_j,i与S_j,1之间的关系，从密文I中依次解密出各幅图像O_i，且每个密钥可以解出对应加密重级中的所有图像，实现单密钥多图像解密。

进一步地，步骤(2)所述的散斑旋转可以通过绕光轴旋转散射介质层、绕光轴旋转探测相机或者数值旋转散斑图像来实现。

进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤：