[发明专利]基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法

说明书

本发明公开了一种基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法，涉及信息安全和光学图像加密技术领域。本发明的主要过程包括点扩散全息图的生成、整数提升小波变换融合多幅图像、加密图像的生成以及数字解密。为了提高重建质量，使用不同的编码相位掩膜生成点扩散全息图与加密图像。数字解密过程中使用自适应相位滤波重建算法以及整数提升小波逆变换对加密图像进行解密。与现有光学多图像加密方法相比，该方法能在避免光学系统装置复杂、对准敏感、存在相干伪影噪声等问题的情况下，提高多图像加密的效率和安全性。

技术领域

本发明涉及信息安全和光学图像加密技术领域，具体涉及一种基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法。

背景技术

随着信息时代的持续发展，人们越来越重视信息的安全。图像作为一种生动、形象、直观的信息载体，成为信息交换的主流形式。因此，各式各样的图像加密技术不断被提出用以保护图像。近年来，光学图像加密方法由于具有多自由度、高并行性等优点，得到了快速发展。

自双随机相位编码技术被提出以来，陆续出现了结合混沌算法、相移干涉法、衍射成像以及数字全息等技术的光学图像加密技术。但是，以上技术都是针对单幅图像的，无法满足不断扩大的信息传输需求。为了进一步提高光学图像加密的效率，人们不断提出了基于压缩感知的双图像加密技术、基于空间角度复用的多图像加密等有效的光学多图像加密方法。上述多图像加密系统都是利用相干光源照明，而相干光学系统较为复杂，并且有对准敏感、解密图像存在相干伪噪声等问题。为了解决上述相干光学系统的问题并扩大光学图像加密的适用性，人们把眼光投入到非相干光学系统。

非相干光学系统没有相干噪声，只需要记录光强信息，这大大的降低了光学系统的复杂性。目前，已有通过二维旋转随机相位掩模的空间非相干照明多图像加密方法，该方法有效的提高了非相干多图像加密的效率，但是每加密一张图像都需要将随机相位掩膜旋转一定角度，操作较为复杂。为了进一步降低光学多图像加密系统的复杂性以及提升其加密的效率，本发明提出了一种基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术LI-COACH(LenslessInterferenceless CodedAperture Correlation Holography)的多图像加密方法。为了减少传输光学加密信息所需的数据量、降低计算的负荷、提高图像加密和解密效率，本发明在实施多图像的加密过程中引入整数提升小波变换对多幅图像进行处理。本发明提出的基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法装置简单、加密效果好、重建图像质量好、具有稳定的安全性以及高效率。

发明内容

为了降低光学多图像加密系统的复杂性以及提升其加密的效率，本发明提出了一种基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法。

本发明的目的可以通过以下技术措施实现：

本发明是一种基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法，该方法的光学系统属于非相干光学系统，包括非相干光源，透镜，空间光调制器SLM(SpatialLight Modulator)，图像传感器，待加密图像一、二、三、四。

本发明提供一种基于无透镜无干涉编码孔径相关全息术的多图像加密方法，具体步骤如下：

步骤一，利用LI-COACH系统，结合G-S(Gerchberg-Saxton)算法生成的四个不同的编码相位掩膜CPM(CodedPhase Mask)，生成四个不同的点扩散全息图PSH(PointSpreadHologram)；

利用LI-COACH系统，首先在物平面放置一个针孔，非相干光源经过针孔后衍射到SLM所在平面，经过SLM上加载的CPM调制后被图像传感器接收。本发明采用四个不同的CPM生成四个点扩散全息图。

步骤二，将四个不同的点扩散全息图合成，得到一个合成PSH；

合成PSH作为最重要的密钥，其公式描述为：