[发明专利]基于光场成像与数字重聚焦技术的多图像加密和解密方法

摘要

本发明涉及一种基于光场成像与数字重聚焦技术的多图像加密和解密方法，通过构造由微透镜阵列和放置在其后的离散型图像接收器组成的光场成像加密系统，对多幅明文图像同时进行加密，使加密过程密钥使用复杂性降低，有效减少网络图像传输负载，提高加密效率；同时由于冗余信息的存在，在部分信息丢失的情况下，仍旧可以通过解密恢复出原有图像信息，提高了明文加密方法的抗干扰性。此外，在使用光场成像加密后，可以把获得的加密图像中的每一个子图像作为一个元素，再次或多次对图像阵列进行加密，提高明文图像在空间域和变化域的非线性和无序性，大大提高加密方法的安全性。

主权项

1.一种基于光场成像与数字重聚焦技术的多图像加密和解密方法，其特征在于，具体包括如下步骤：多图像加密：1)构造光场成像加密系统：用数学模型或实际光学元件构造光场成像加密系统，构造光场成像加密系统包括一个M×M微透镜阵列和放置在其后的离散型图像接收器，微透镜阵列中子透镜的焦距f′，子透镜孔径大小d，子透镜分辨率即为每个子透镜后对应的离散型图像接收器的像素数为N×N，微透镜阵列中子透镜的间距为φ，微透镜阵列与离散型图像接收器的距离等于微透镜阵列中子透镜的焦距f′；2)设置多幅待加密图像的物距：将多幅待加密图像放置在透镜阵列前方不同物距位置处；3)将待加密的多幅图像通过光场成像加密系统进行光场成像，每一幅待加密图像的信息经光场成像加密系统成像后，仅占据整幅光场加密图像的部分空间，不能完全遮挡住其他被加密图像，如遮挡了就调整物距，调整后离散型图像接收器得到待加密图像的光场加密图像X1，实现光场信息的采集；4)采用混沌理论、像素置乱、信息隐写或如傅里叶域、离散余弦变换域和菲涅尔域中的任意一种或几种光学加密技术对获得的光场加密图像进行二次加密或多次加密，得到二次加密后图像X2或多次加密后图像；多图像解密：A：输入待待解密图像，用步骤4)所选光学加密技术的密钥和加密算法，逆向运算进行解密处理，得到解密图像X1′；B：利用数字重聚焦技术对步骤A解密出的光场加密图像X1′进行解密：利用高斯公式计算每个加密图像的成像像距l′，其中l为步骤3)调整后的各个加密图像物距，通过计算出各个加密图像对应的垂轴放大率，β为垂轴放大率；再通过△＝φ·β，计算出不同物距加密图像在加密光场图像中子图像间的偏移量△，再分别对M×M个子图像进行对准并合成，合成公式如下： A ′ = 1 N Σ k = 1 ( M - 1 ) / 2 X 1 ′ ( s + k ′ · Δ , t + k ′ ′ · Δ ) , ]]>其中(s,t)为光场图像中心的子图像中心坐标，s＝(N-1)/2，t＝(N-1)/2，k’和k”分别为以光场图像中心子图像为原点的子图像索引序号，其中k’为水平方向索引序号，k”为垂直方向索引序号，(k’＝0，k”＝0)处表示中心子图像，且k’，k”的取值范围为-(M-1)/2≤k′≤(M-1)/2，-(M-1)/2≤k″≤(M-1)/2，最终得到的图像即为解密后的图像A′。