[发明专利]一种基于迂回柱面衍射和相位保留截断的彩色图像加解密方法

摘要

本发明提出一种基于迂回柱面衍射和相位保留截断的彩色图像加解密方法。该方法对彩色图像的红绿蓝三个分量中任意两个分量的复数组合利用迂回柱面衍射过程进行加密，而两个伪随机的相位板分别加载在物面和中间衍射面上。柱面衍射得到的复振幅分布采用相位保留截断方法进行分离得到振幅和相位部分，两次相位保留得到的两个相位部分作为两个解密秘钥，而第一次相位截断得到的振幅与彩色图像的另一个分量进行复数组合，第二次相位截断得到的振幅则作为密文输出。该方法利用柱面衍射和相位截断实现了非对称加密，并且可以同时解决线性系统、复数值输出、信息泄露三个问题，大大提高加密系统的安全性。

主权项

1.一种基于迂回柱面衍射和相位保留截断的彩色图像加解密方法，其特征在于，该方法包括加密过程和解密过程两个部分；所述的加密过程具体描述为：步骤一，待加密的彩色图像的红绿蓝三分量中任意两个分量I₁和I₂组合成复数形式，并经过激光照明转化为物光波U₀，首先在一个半径为R₁的内反射柱面处，被一个随机相位板RPM₁编码，得到波前U₁，反射后的波前经过一次由外向内传播模型的柱面衍射COIP，到达一个半径为r的外反射柱面，其波前记为U₂，该波前被相位保留和截断操作分离为振幅I₁₂和相位PK₁两部分，其过程表示为：[I₁₂,PK₁]＝PRT{COIP[(I₁+i×I₂)*·RPM₁]}，其中，*表示共轭，即反射过程，PRT{·}表示相位保留和截断操作；步骤二，振幅部分I₁₂与彩色图像的另一个分量I₃组合成复数形式U₃，在半径为r的外反射柱面处被另一个随机相位板RPM₂编码，得到波前U₄，反射后的波前经过一次由内向外传播模型的柱面衍射CIOP，到达一个半径为R₂的柱面记录面，其波前记为U₅，该波前被相位保留和截断操作分离为振幅I₁₂₃和相位PK₂两部分，其过程表示为：[I₁₂₃,PK₂]＝PRT{CIOP[(I₁₂+i×I₃)*·RPM₂]}；所述的解密过程具体描述为：步骤一，待解密的密文I₁₂₃与相位秘钥PK₂进行相位调制，经过由内向外传播模型的柱面逆衍射CIOP^‑1，得到的复振幅U₄再与共轭相位板RPM₂*进行编码得到复振幅U₃,该复振幅经过复数分离得到彩色图像的其中一个分量I₃和振幅I₁₂；步骤二，振幅I₁₂与相位秘钥PK₁进行相位调制，经过由外向内传播模型的柱面逆衍射COIP^‑1，得到的复振幅U1再与共轭相位板RPM₁*进行编码得到复振幅U₀，该复振幅经过复数分离得到彩色图像的两个分量I₁和I₂；所述的两个随机相位板RPM₁和RPM₂是采用二维混沌算法产生的伪随机矩阵，其矩阵与待加密图像大小一致。