針對(duì)現(xiàn)有光學(xué)加密方法進(jìn)行彩色圖像加密時(shí)加密容量低、解密圖像失真度高等問題,提出一種基于壓縮全息和空分復(fù)用的多彩色圖像加密方法.在光學(xué)加密階段,結(jié)合改進(jìn)的Mach-Zehnder干涉儀與空分復(fù)用技術(shù),通過不同的隨機(jī)相位掩膜對(duì)多幅彩色圖像進(jìn)行同時(shí)加密,僅需單次曝光即可得到由多幅彩色圖像加密的全息圖.在解密過程中,由于記錄全息圖的過程可建模為壓縮感知過程,使用兩步迭代收縮/閾值算法即可求解.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的加密系統(tǒng)加密容量大,解密重建圖像質(zhì)量高,結(jié)合壓縮感知理論,有效地消除了同軸全息中平方場(chǎng)項(xiàng)對(duì)解密重建性能的影響,解密圖像平均峰值信噪比僅下降約2～5dB;密鑰安全性高,隨機(jī)相位掩膜與傳播距離均起到密鑰的作用,在隨機(jī)相位掩膜錯(cuò)誤或傳播距離僅偏移0.25%時(shí),便無法解密出原始彩色圖像;且對(duì)噪聲與遮擋性攻擊具有良好的魯棒性,解密重建性能隨噪聲增大下降趨勢(shì)緩慢,加密全息圖80%信息受到遮擋性攻擊時(shí),仍可取得良好的解密重建結(jié)果. 

【文章來源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

壓縮彩色全息原理

單次曝光壓縮彩色全息加密模型如圖2所示．首先利用空間復(fù)用技術(shù)，將三基色激光源分別經(jīng)過擴(kuò)束器與準(zhǔn)直透鏡后變?yōu)槠叫泄馐�，其中綠色與藍(lán)色光束分別使用分束器改變其發(fā)射方向并與紅色激光發(fā)射方向平行組成復(fù)合光束；接著使用經(jīng)過修改的Mach-Zehnder干涉儀利用分束器將入射的復(fù)合光束分為若干個(gè)平行光束，每個(gè)光束均照射到一幅待加密的彩色圖像與緊貼其放置的隨機(jī)相位掩膜（Random Phase Mask,RPM）上；最終經(jīng)過一段距離的傳播后，在探測(cè)器平面記錄加密得到的全息圖，且在探測(cè)器平面前放置了隨機(jī)采樣掩膜（Random Subsampling Mask,RSM），以實(shí)現(xiàn)欠采樣的功能．傳播至探測(cè)器平面的物光場(chǎng)可表示為

多彩色圖像解密重建模型如圖3所示．多彩色圖像加密與解密流程如圖4所示．放置在不同位置的多幅彩色圖像使用隨機(jī)相位掩膜加密，傳播至CCD平面記錄下彩色全息圖．解密重建時(shí)，隨機(jī)相位掩膜與傳播距離均起到密鑰的作用，分別提取加密彩色全息圖的三個(gè)通道進(jìn)行解密重建，最終融合三個(gè)通道的估計(jì)值得到重建的多幅彩色圖像．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于空間角度復(fù)用和雙隨機(jī)相位的多圖像光學(xué)加密方法[J]. 王雪光,李明,于娜娜,席思星,王曉雷,郎利影.  物理學(xué)報(bào). 2019(24)
[2]分?jǐn)?shù)傅里葉變換域的彩色圖像非對(duì)稱光學(xué)壓縮加密[J]. 郎俊,付香雪,郭盼.  光電工程. 2018(06)



本文編號(hào)：3548822