[发明专利]一种基于光学透镜的图像加密物理光学系统及方法

权利要求书

1.一种基于光学透镜的图像加密物理光学系统，其特征在于，包括：沿光轴方向依次设置的转换透镜L₁和N组过滤加密组件；每一组过滤加密组件沿光轴方向依次包括：光学滤波器和透镜；

待加密的图像经所述转换透镜L₁聚焦入射到N组过滤加密组件，经每一组过滤加密组件进行层层过滤和传播，输出综合频谱图像，实现图像加密；

待加密的图像经所述转换透镜L₁聚焦，为进行一次傅里叶变换，输出光信号，变换公式如下：

(1)式中，

A为由转换透镜L₁引起的相位延迟，A＝exp[-jknD₀]，k为整数常数，n为转换透镜L₁折射率，D₀为转换透镜L₁厚度，j为傅里叶变换的复数项；

f为转换透镜L₁的焦距，x₁为转换透镜L₁前焦平面的x轴坐标，y₁为转换透镜L₁前焦平面的y轴坐标；

f_x为x轴方向上的空间频率，f_y为y轴方向上的空间频率，C为比例常数，x_f为转换透镜L₁后焦平面的x轴坐标，y_f为转换透镜L₁后焦平面的y轴坐标，λ为光的波长。

2.如权利要求1所述的一种基于光学透镜的图像加密物理光学系统，其特征在于，所有每一组过滤加密组件中的光学滤波器和透镜等间隔距离设置；所述距离与所述透镜的焦距相同。

3.如权利要求1所述的一种基于光学透镜的图像加密物理光学系统，其特征在于，所述光信号经过第N组过滤加密组件中的透镜，为进行空间坐标反演的傅里叶变换，输出综合频谱图像，变换公式如下：

(2)式中，T(f_x,f_y)为经过上层过滤加密组件中光学滤波器和透镜的傅里叶变换后的频谱函数，

A'为第N组过滤加密组件中透镜引起的相位延迟，A'＝exp[-jkn'D₀']，k为整数常数，n'为第N组过滤加密组件中透镜折射率，D₀'为第N组过滤加密组件中透镜厚度，j为傅里叶变换的复数项；

C为比例常数，f'为第N组过滤加密组件中透镜的焦距，x_f'为第N组过滤加密组件中透镜后焦平面的x轴坐标，y_f'为第N组过滤加密组件中透镜后焦平面的y轴坐标，λ为光的波长，x为第N组过滤加密组件中透镜前焦平面的x轴坐标，y为第N组过滤加密组件中透镜前焦平面的y轴坐标；

x₃为第N组过滤加密组件中透镜的输出面x轴坐标，y₃为第N组过滤加密组件中透镜的输出面y轴坐标，f_x为x轴方向上的空间频率，f_y为y轴方向上的空间频率。

4.一种基于光学透镜的图像加密方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3任一项所述的基于光学透镜的图像加密物理光学系统，包括如下步骤：

获取待加密的图像，将所述图像传输至转换透镜L₁，所述转换透镜L₁接收所述图像，并将所述图像进行物像转换，生成成像光信号；

将所述成像光信号传递至第一组过滤加密组件S₁，所述第一组过滤加密组件S₁中的光学滤波器P₂接收所述成像光信号，进行第一次光信号分频，生成第一次滤波后的光信号；所述第一组过滤加密组件S₁中的透镜L₂将所述第一次滤波后的光信号进行信号传播；

将所述滤波后的光信号传递给后续N组过滤加密组件，所述后续N组过滤加密组件分别对光信号进行层层过滤和传播；

直至第N组过滤加密组件S_n输出综合频谱图像，实现图像加密。

5.如权利要求4所述的一种基于光学透镜的图像加密方法，其特征在于，所述第N组过滤加密组件S_n中的透镜L_n+1对所述层层过滤和传播后的光信号进行合成，输出综合频谱图像。