[发明专利]一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光学图像处理技术领域，具体涉及一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密装置及方法。

背景技术

20世纪70年代以来，基于模压全息技术出现的水印和激光防伪等技术广泛应用于各种证件、货币、文字和图像以及商标的防伪。但是，自20世纪90年代以后，随着计算机硬件、软件的发展以Internet的产生将人们带入信息社会。各行各业对信息技术广泛应用，起初的激光防伪技术已经不能有效地满足人们防伪的需要，而且极易被复制甚至是仿冒。自然迫切地需要一种安全、高效信息加密技术，加之传统的加密技术主要依靠计算机或数信号处理器(digital signal processing，DSP)等电子段来实现，这些方法受到了速度和成本的限制。因此，光学和光电信息加密与防伪技术作为信息安全理论与技术的研究中的一个重要分支，由于其并行性、高速度和低成本而显得倍受人们的青睐。

自从1995年Philippe Refregier和Bahram Javidi提出双随机相位加密技术以来，越来越多的学者提出了许多改进的方法。在系统结构方面，采用了傅里叶变换、菲涅尔变换、分数傅里叶变换、小波变换、联合变换相关器和干涉等；在加密方法方面，有双随机相位加密、相位恢复算法、像素置乱、衍射光学元件等；在记录方式上，有卤化银全息干板、光折变晶体、CCD等。众所周知，基于相位恢复算法的加密系统灵活多样，然而加密过程需要用计算机完成大量的迭代运算，从而失去了光学加密系统处理速度的优势；至于现有的相移干涉光学加密技术一般采用四步或三步相移干涉。近些年提出的广义两步相移干涉方法，虽然相移的步长可以是0到π范围内的任意值，但需要记录物光波和参考光波的强度，记录次数便没有减少。每幅原始图像都需要加密到三幅以上的干涉图中，从而加大了系统存储量和传输的负担。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密装置及方法。该方法成功地在仅仅记录两幅全息图，并且不需要记录物光波和参考光波的强度信息的前提下实现了光学图像的加密和解密。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，包括光学图像加密装置和光学图像解密装置，所述的光学图像加密装置包括氩离子激光器，通过该氩离子激光器激光输出方向为第一半波片，通过第一半波片后的激光进入第一分束棱镜，所述的第一分束棱镜将激光分成物光和参考光，沿物光方向依次设有第一扩束准直装置、第一反射镜、空间光调制器、第一相位掩膜板、第二相位掩膜板；沿参考光方向依次设有第二扩束准直装置、第二半波片、第二反射镜、四分之一波片；所述的第二相位掩膜板的物光和四分之一波片的参考光通过第二分束棱镜在光探测器记录平面相干涉，在所述光探测器记录平面上记录上述光场分布干涉的结果，本发明所述的光探测器是CCD，所述的CCD表示的是电荷耦合元件；

所述的光学图像解密装置为一台电脑，通过电脑解密上面所述加密的结果得到解密后的光场分布，所述的解密后的光场分布将呈现在电脑的显示屏上；

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的第一扩束准直装置和第二扩束准直装置包括显微物镜和透镜。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的氩离子激光器与第一分半波片之间可配合设置第三反射镜。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的光探测器记录平面为CCD记录平面。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的空间光调制器为电寻址控制空间光调制器或光寻址控制空间光调制器。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的第一相位掩膜板紧贴着空间光调制器放置。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的四分之一波片用于参考光引入π/2相位。

所述的一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置，所述的CCD记录平面的干涉结果，可以由光探测器记录后进行网络传输。

本发明还涉及一种两步正交相移干涉的光学图像加密装置的光学加密方法，具体实施过程如下：