[发明专利]利用光偏振态进行多重图像加密的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学图像加密，特别是一种利用光偏振态进行多重光学图像加密的方法和装置。

背景技术

光学安全技术的发展经历了一个很长的时间，最初是将水印和凹版印刷技术应用于货币的防伪。但是，随着计算机技术的发展和光探测器CCD的普遍应用，普通的全息图被仿制的现象越来越严重。因此，这种防伪技术失去了防伪和保密功能，给一些企业、银行和个人带来了很大的经济损失。利用光学信息处理技术的图像加密技术由于其高处理速度、高并行性、高加密维度以及大空间带宽等各方面的优点，在信息安全领域显示出巨大的应用价值。

利用双随机相位板加密光学图像信息，已有技术文献[P.Refregier，B.Javidi.Optical image encryption based on input plane and Fourier plane randomencoding[J].Opt.Lett.，1995，20(7)：767-769]报道，可以将原始图像加密成统计无关的白噪声。在这个加密系统中，采用了一个标准的4f光学处理系统。两块随机相位板分别被放置在输入面和频谱面，待加密的原始图像紧贴输入面的随机相位板上。在相干光源的照射下，在输出面将得到加密后的图像信息。此加密后的图像信息可以记录或者进行光路传输。解密过程同样采用4f光学处理系统，在频谱面放置加密时的共轭相位板，在输出面利用光探测器CCD得到原始的实图像信息。

在此基础上，人们又研究和提出了联合变换相关加密技术。它是将待加密的图像与随机相位板并排放置在输入面，在频谱面得到加密后的图像信息。解密过程采用同一块相位板，在输出面的特定位置得到解密图像。但是，这种加密技术在解密过程中仍然采用了4f光学处理系统，对解密相位板有很高的定位要求。而且，只能进行单幅图像的加密和解密操作。

为了改进光学图像加密技术，又提出了其他的加密方法，如全相位加密、分数傅里叶变换加密及菲涅尔域的光学图像加密等等。这些技术采用光折变晶体来存储加密后的图像信息。解密时利用光折变晶体产生的共轭光，从而简化了解密装置。但是，这些加密技术都只对一幅或者几幅图像进行加密。而多重图像加密是光学图像加密的一个发展方向，实现对多重图像的加密存储，对加密系统有重要的实际意义。

目前对多重图像的加密存储，有利用波长、位移及角度等方法。采用不同波长实现多重图像的加密，是对不同的原图像采用不同的波长进行加密，解密时以相应的波长得到相应的解密图像。但是这种方法对于大量的图像存储会产生背景噪声，影响解密图像的质量。

利用随机相位板位移的多重加密技术，是采用传统的双随机相位编码加密系统。由于该系统对其系统中的元件位置有严格的要求，当系统中元件有位移时，解密图像迅速退化。因此，加密和解密时的密匙位置必须严格匹配才能得到解密图像。人们正是利用系统对元件位置的敏感性来实现图像多重加密的。

目前的许多光学图像加密系统，都采用光折变晶体来记录加密图像，因为光折变晶体的存储容量大并且可以产生加密图像的共轭光，有利于图像的解密。因此，人们利用光折变晶体旋转一定的角度来实现多重图像的加密。也就是对不同图像，记录在不同旋转角的晶体中，用这种方法可以得到清晰的解密图像质量。

但是，在上述的几种多重图像加密技术中，由于激光器的波长不是连续可调的，利用波长进行多重图像加密，在实用中存在一定的局限性。利用随机相位模板的位移和记录晶体的旋转来实现的多重图像加密，对于它们在解密时位置精度的要求非常高，不利于实际的应用。因此，如何实现快速有效的多重图像加密是一个需要解决的重要的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用光偏振态进行多重图像加密的方法和装置。该多重图像加密不用改变激光源波长，也不用对系统元件进行机械移动，就能够快速地实现对多重图像的加密。

本发明的技术解决方案如下：

一种利用光偏振态进行多重图像加密的方法，该方法包括下列步骤：

(一)加密

①将原始二值强度图像信息通过二值偏振态生成器，生成相应的二值偏振态图像信息，输入到加密装置的输入面；

②将激光器发出的光经过一扩束镜进行扩束后，通过所述的加密装置的输入面，与所述的二值偏振态图像信息相互作用，生成携带有二值偏振态图像信息的线偏振光；