[发明专利]基于加窗二值相位与可控重建的多三维物体加解密方法

权利要求书

1.基于加窗二值相位与可控重建的多三维物体加解密方法，其特征在于：其包括加密步骤和解密步骤，具体如下：

加密步骤：

步骤1-1，首先从记录各个三维物体的离轴菲涅尔数字全息图通过预处理获得无干扰的三维物体衍射光波信号；

步骤1-2，将来自各个不同数字全息图的三维物体衍射光波信号叠加获得包含多个三维物体衍射光波信息的复合光波信号；

步骤1-3，该复合光波信号再乘以一个随机噪声，形成包含多个三维物体信息的噪声形式的复合光波信号；

步骤1-4，将噪声形式的复合光波信号分解为两个相位函数和的形式，取其中一个相位函数作二值相位处理，并将该二值相位函数与一个矩形窗函数相乘，获得加窗后的二值相位模板，该二值相位模板用作公用的加密相位模板，提供给各合法用户共享；

步骤1-5，将加窗后的加密相位模板放置虚拟光路，在虚拟光路的第一解密相位模板所在平面与第二解密相位模板所在平面用相位恢复算法构建第一解密相位模板，再引入球面波构建第二解密相位模板；

具体地，P₁、P₂、P₃分别为加窗二值加密相位模板、第一解密相位模板及第二解密相位模板所在平面；步骤1-5中相位恢复算法产生第一解密相位模板的具体步骤：

步骤1-5-1，第一解密相位模板所在P₂平面的相位初始值设置为随机相位；

步骤1-5-2，计算波长为λ，距离为z₂的菲涅尔衍射正变换，获得P₃观测面的衍射光波复信号；

步骤1-5-3，P₃观测面的衍射光波信号的幅度用对应于第i个三维物体虚拟全息图的幅度信号abs(H_i(x,y))替代，保留相位，得到经幅度约束后的衍射光波信号；

步骤1-5-4，对经幅度约束后的信号计算距离为z₂的菲涅尔逆衍射得到观测面P₂的复振幅信号；P₂平面的衍射光波信号的幅度约束为A，保留相位，得到经幅度约束后的衍射光波复信号；

步骤1-5-5，经幅度约束后的衍射光波复信号作为下一次初始物波函数重新迭代，直至算法收敛或达到迭代次数；将所获得的P₂平面的相位信号与加窗二值加密相位模板e^jE在P₂平面的相位差作为第一解密相位模板中的第一解密相位D₁；

引入球面波构建第二解密相位模板的具体步骤为：

步骤1-5-6，用于放大重建的数字球面波信号定义为：

其中，R_c表示球面波L的曲率半径；

步骤1-5-7，用放大率定义曲率半径，R_c与放大率之间的关系用公式(16)表示：

其中，γ表示放大率，d是三维物体i全息记录所使用的物平面与CCD平面之间的距离；

步骤1-5-8，结合球面波的第二解密相位模板的产生如公式(17)所示：

其中，表示对应于第i个三维物体虚拟全息图信号的相位，ang()表示取相位函数；A是加窗二值加密相位模板e^jE在P₂平面衍射光波信号的幅度；

解密步骤：

步骤2-1，搭建虚拟光路，在虚拟光路的特定平面分别放置级联形式的加窗二值加密相位模板及用于解密各三维物体所对应的第一和第二解密相位模板；

步骤2-2，计算平行光照射下虚拟光路中重建像平面的衍射像，获得原始三维物体放大重建像；

步骤2-3，改变第一和第二解密相位模板对，获得对应于不同三维物体的放大重建像。