[发明专利]基于相干结构的图像传输加解密方法及系统

说明书

本公开提供了一种基于相干结构的图像传输加解密方法及系统，所述方案通过构建携带有加密密钥的加密系统，将图像信息加密到部分相干光相干结构中，通过引入可控的调控函数T来对携带有加密信息的部分相干光相干结构进行调控，通过调控强度因子,带有加密信息的部分相干光相干结构经长距离传输后，远场被破坏或者演变后的相干结构能恢复到光源处的相干结构分布形式，最终在远场测量的相干结构信息本质上就等同于测量光源处的相干结构信息；在已知解密密钥并测得相干结构信息后，能在远场安全解密出加密在光源相干结构中的图像信息。

技术领域

本公开属于图像加解密传输技术领域，尤其涉及一种基于相干结构的图像传输加解密方法与系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

作为随机光场统计特性的一个基本属性，在理解光及光与物质相互作用方面，光学相干扮演着重要角色。光学相干特别是空间相干在许多应用中影响着许多有趣的光学现象。通过调控空间相干长度，可以大大提高显微镜的图像质量，并减少光通信中湍流引起的场退化等负面效应，在光束整形、成像、光空间通信领域等方面具有很重要的应用。相干光场具有振幅，相位及偏振等多维自由度，近年来，光学技术用于信息加密成为了研究的热点。然而，传统的加密技术大都局限于相干光场的一阶统计特性，例如振幅，相位，偏振等单一自由度的加密方案，对光传播及其与物质相互作用过程中不可避免地产生的任何干涉效应非常敏感。

不同于光场的一阶统计特性，相干光场的二阶统计特性，空间相干结构，重要的优势在于能够克服/减弱环境噪声引起的负面效应，例如大气/海洋湍流。另外，相干结构作为信息载体具有很好的保密性。因此通过相干结构进行光学加密具有很强的抗噪声鲁棒性，另外，需要大量场实现的信息来重建场关联函数(相干结构)，使得隐藏在密文中的信息很难被窃取，因此，通过相干结构携带加密信息又具有很强的保密性。因此提出通过构建相干结构进行加解密的方案具有重要意义。

目前研究人员已经提出了通过部分相干光束相干结构进行信息加密的方案，Chen等人通过Gori真实光束构建方案，利用物体信息与对应的部分相干光束相干结构构成一对傅里叶变换关系。提出通过测量出光源相干结构信息，通过逆变换，就能够解密出被加密在相干结构中的的物体信息。但上述加密方案仅仅提出了使用光束的相干结构进行加密的方案，并没有引入密钥信息，再者所加密信息不能适应长距离传输；Peng等人提出通过构建分数傅里叶变换系统，将分数傅里叶变换分数阶作为加密密钥，将明文(图像)加密到部分相干光的相干结构中，通过广义HBT实验，在光源处测量相干结构的实部，虚部信息，通过逆分数傅里叶变换进而解密出加载到相干结构中的图像信息，但是此种加密方案也局限在光源面，也未涉及长距离传输。

发明人发现，部分相干光束相干结构在长距离传输中，受到不可避免的光束衍射效应，相干结构受到了很大破坏，不能保持传输不变性，利用相干结构作为信息载体，特别是加密信息的载体，在长距离传输后很难避免物体信息丢失。因此，将图像信息加密到部分相干光的相干结构中，经过长距离传输，特别是复杂环境下的传输，例如大气、海洋湍流，然后在远场进行解密恢复受到了严重的挑战。因此，使用相干结构进行加密、长距离传输、在远场进行解密，现有技术仍存在一系列技术问题有待解决。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种基于相干结构的图像传输加解密方法及系统，所述方案通过构建加密系统引入加密密钥，实现将图像信息加密到部分相干光源的相干结构中，并且在加载信息后的部分相干光源中引入调控函数T对加载信息后的相干结构进行调控，能够安全、方便、快速的将物体信息进行加密、传输与远场解密恢复，大大提高了信息加密的快速有效性，传输信息的保密性和远场解密信息的有效性、可靠性和安全性，并且所述方案鲁棒性好，经长距离传输能在一定程度上克服复杂环境(比如大气、海洋湍流)的扰动。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种基于相干结构的图像传输加解密方法，包括：

获取待加密的物体图像；