[发明专利]单透镜彩色图像加密系统

摘要

本发明属于信息安全和光信息处理技术领域，为实现从光学系统上解决第一块随机相位掩膜在图像为实值时不能起到密钥作用的问题，以及从密钥生成方法上解决密钥管理和传输、密钥更新的问题。本发明采用的技术方案是，单透镜彩色图像加密系统，包括以下四个部分：(1)密钥生成部分：第一块随机相位掩膜由Duffing混沌系统生成，第二块随机相位掩膜由Tinkerbell混沌系统生成；(2)图像加密部分：通过对三个加密通道的整合，就得到加密的彩色图像；(3)密钥传输部分：为保证密钥传输的安全性，选择RSA公钥算法来加密(2)中所用的密钥；(4)图像解密部分。本发明主要应用于信息安全和光信息处理场合。

主权项

1.一种单透镜彩色图像加密系统，其特征是，包括以下四个部分：(1)密钥生成部分：第一块混沌随机相位掩膜由Duffing混沌系统生成，第二块混沌随机相位掩膜由Tinkerbell混沌系统生成，Duffing混沌和Tinkerbell混沌都是二维混沌系统，混沌系统的初值和控制参数在加密系统中作为主密钥，第一块和第二块混沌随机相位掩膜都起主密钥作用，光学系统中用于照射输入图像的入射光波的波长和菲涅耳衍射距离作为加密系统的辅助密钥；(2)图像加密部分：在加密一幅特定的彩色图像前，首先对于Duffing和Tinkerbell混沌系统，设定初值和控制参数；选择合适波长的光波作为入射光波；设定菲涅耳衍射距离，然后，将一幅待加密的彩色图像分解为R，G，B三个通道，这三个通道在入射光的照射下进行菲涅耳变换，经菲涅耳变换后的三个通道分别被置于透镜前焦面上的第一块混沌随机相位掩模调制，调制后的三个通道经单透镜傅里叶变换后再被置于透镜后焦面上的第二块混沌随机相位掩模调制，经两次变换和两次调制后，就得到加密的R，G，B通道，通过对三个加密通道的整合，就得到加密的彩色图像；(3)密钥传输部分：为保证密钥传输的安全性，选择RSA公钥算法来加密(2)中所用的密钥，对于RSA公钥算法，首先选择两个素数，用这两个素数生成相应的公钥和私钥，图像加密过程中使用的加密密钥，即混沌系统的初值和控制参数、入射光的波长和菲涅耳衍射距离，经RSA公钥算法中的公钥加密后传给被授权的解密方，解密方收到被加密的密钥后，用自己的私钥先解密出这些密钥，然后再用这些密钥来解密图像；(4)图像解密部分：首先，解密方用解密后得到的混沌参数生成相应的两块随机相位掩膜；然后，将加密后的彩色图像分为R，G，B三个通道，这三个通道分别被置于透镜前焦面上的第二块混沌随机相位掩模的复共轭调制，调制后的三个通道经单透镜逆傅里叶变换后被置于透镜后焦面上的第一块混沌随机相位掩模的复共轭再调制，然后再进行逆菲涅耳变换，就得到解密后的三个通道，通过整合这三个解密后的通道，就得到解密后的彩色图像。