[发明专利]一种基于双随机相位编码的视频光学加解密系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于视频监控技术领域，特别涉及一种基于双随机相位编码的视频光学加解密系统及方法。

背景技术

信息通信中的图像侦查技术在各行各业进行了大规模开发应用，高清时代随着软硬件的快速发展已经来临。目前视频监控图像数据量越来越大，视频监控系统覆盖面越来越广、对图像的辨识度的要求也越来越高，高清化成为了未来的一种发展趋势。但是由于监控领域的某些加密需求，图像数据量的增大将会对加密算法提出严峻的考验，图像尺寸的增大将会严重增加加密算法的开支以及加解密的运算时间。因此进行快速有效地加解密算法的研究就成为了一项重要的研究方向。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于双随机相位编码的视频光学加解密系统及方法，在视频监控领域进行光学加解密，降低了加解密时间，极大提高了视频传输性能，可以为高清视频技术迅速普及的未来和军事加解密领域提供有利的技术支持。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于双随机相位编码的视频光学加解密系统，包括加密系统与解密系统，二者的物理结构相同，均包括傅式透镜组和两块随机相位板，其中：

在加密系统中：

所述傅式透镜组和两块随机相位板组成4-F系统，用于将图像信号进行双随机相位编码；

在解密系统中：

所述傅式透镜组和两块随机相位板组成4-F系统，用于将加密信号进行双随机相位解码，解码得到单一通道的灰度图像。

所述加密系统还包括色散元件，色散元件为三色复合光栅，在加密系统中，彩色图像被色散成一幅同时具有红、绿、蓝三个分量的灰度图像，该灰度图像作为加密源。

在加密系统中，第一块随机相位板放置在4-F系统的物面，将加密源图像中的单帧图像置乱，置乱后的图像经过傅式透镜组进行傅里叶变换得到频谱图像；第二块随机相位板放置在频谱面上，对置乱后的图像的频谱图像再进行一次信息置乱，最后将置乱的频谱图像经过傅里叶逆变换转换到空间域。

在解密系统中，待解密的图像逆向经过傅式透镜组进行傅里叶变换，将图像变换回频谱图像，然后经过第二块随机相位板，恢复成置乱前的频谱图像；再逆向经过傅式透镜组进行傅里叶逆变换，恢复成空间域图像，再经过第一块随机相位板，将图像恢复成加密前的具有红、绿、蓝综合信息的灰度图像。

本发明还提供了基于双随机相位编码的视频光学加解密方法，在视频采集光学系统与成像感光芯片之间加入加密系统和解密系统，加密过程为：

首先将彩色视频信号色散为一幅同时具有红、绿、蓝信息的灰度图像；

然后将上述灰度图像做为加密源进行双随机相位编码；

成像感光芯片上获取经过双随机相位编码后的均匀随机噪声；

解密过程为：

在解密时，待解密图像进行解码，得到同时具有红、绿、蓝信息的加密前的灰度图像，然后通过数字解码将具有红、绿、蓝信息灰度图像回复成彩色图像，然后推送到上位机进行显示。

所述加密过程中，通过色散元件将彩色图像信号色散为同时具有红、绿、蓝信息的灰度图像信号，通过傅式透镜组和两块随机相位板对灰度信号进行编码，所述两块随机相位板分别放置在物面和频谱面，分别在空间域和频谱域对图像进行置乱。

所述解密过程中，待解密的图像逆向经过傅式透镜组进行傅里叶变换，将图像变换回频谱图像，然后经过第二块随机相位板，回复成置乱前的频谱图像，然后再逆向经过傅式镜组进行傅里叶逆变换，恢复成空间域图像，再经过第一块随机相位板，将图像恢复成加密前的具有红、绿、蓝综合信息的灰度图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的在视频监控领域进行光学加解密并设计的基于双随机相位编码的单通道加解密光学系统,针对快速有效地加解密算法研究，首次将光学加密应用在视频加密领域，根据视频传输的特性进行了系统设计,其具有以下特点：简化了系统结构、降低了制造成本、提高了系统适用性。该系统在高清视频迅速普及的未来将会产生重要的应用价值，在军事加解密领域将有着广阔的应用前景。

2、本发明方法对光学加解密的光学系统进行了设计，并得到了较好的加解密效果；

3、本发明首次提出了基于双随机相位编码与三色复合光栅编码相结合的方式对视频传输进行加解密。

附图说明

图1是本发明光学加解密系统框图。

图2是本发明双随机相位编码技术光学实现示意图。

图3为本发明三色光栅组成结构。