[发明专利]一种基于QR码的多图像加密容量提升方法

说明书

本发明提出了一种基于QR码的多图像加密容量提升方法，属于光学多图像加密领域。在传统的多图像加密方法中，解密图像受到其它图像的串扰噪声影响较为严重，即使引入具有纠错容量的QR码做为数据容器，加密图片数量最多也只能达到6张。本发明在基于QR码的多图像加密方法基础上，对解密后被串扰噪声污染的QR码进行增强处理：首先用QR码每个小模块的灰度平均值来代替整个模块的灰度值，然后求出此时QR码的最佳分割阈值并进行二值化处理，最后对QR码中功能区的错误部分进行替换或修补。经过处理后的QR码可以很容易被扫码软件识别，在其它条件不变的情况下，使得能够容纳的加密图片数量增加到18张，极大地提高了加密容量。

技术领域

本发明属于光学多图像加密领域。尤其涉及一种基于QR码的多图像加密容量提升方法。

背景技术

近几十年以来，利用光学技术实现图像信息的加密、存储和传输已成为重要的研究课题。1995年，Refregier和Javidi首次提出了经典的双随机相位编码(DRPE)结构，这是用于图像加密的最重要的自由空间光学技术，得到了海内外学者的密切关注。随着研究的深入，许多改进方案陆续出现，已经扩展到菲涅耳域、分数傅里叶域及其它的光学变换域。然而，这些光学加密方法都属于单图像加密，为了提高加密效率，满足信息的快速、大量传输等特点，研究人员开始尝试研究多图像加密技术。自从使用波长多路复用的多图像加密技术被提出以来，多图像加密受到越来越多的关注，各种新方案层出不穷，例如位置复用、基于联合变换相关器架构的波长复用、密钥轮换复用等。然而，上述这些方法都存在着明显缺点，即无法避免的串扰噪声。因为最终的加密图像是通过直接叠加获得，并一同记录在介质上，当提取其中某一部分数据时，其它数据会以噪声的形式重现。由于串扰噪声的影响，多图像加密的容量一直受到限制，通常的加密方法只能加密2～3幅，制约了多图像加密技术的实用化。

为了解决多图像加密中的串扰噪声问题，提升加密容量，研究者尝试了许多方法。专利公布号CN 108108628 A“基于QR码的双随机相位多图像并行加密无噪声恢复方法”，将QR码作为数据容器引入多图像加密。由于QR码易于生成和读取、具有抗噪声污染的能力，是一种非常理想的数据容器。但当多图像加密的图片数量增多时，QR码受到了严重的噪声污染，超出了本身的最大容错能力，也很难识别出来。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是在专利公布号CN 108108628 A“基于QR码的双随机相位多图像并行加密无噪声恢复方法”的基础上，使用一种方法对解密后具有串扰噪声的QR码进行阈值处理，并将该QR码发生错误的功能区图案替换，大大提高了QR码的识别率，使能够容纳的加密图片数量增加，更有利于数据的传输和实际应用。

本发明的结构原理图与专利公布号CN 108108628 A“基于QR码的双随机相位多图像并行加密无噪声恢复方法”的原理图相似，不同的是，对于解密后具有串扰噪声的QR码，先求出它的最佳分割阈值，进行二值化处理，然后替换或修补发生错误的功能区图案。在本发明中，多幅光学图像的加解密过程如图1所示，首先要将需要加密的几幅图像转换成相应的QR码图像，其次将这些QR码经过光学加密系统进行加密和解密，然后将解密后的含有串扰噪声的QR码进行处理，最后，使用QR码读取设备读出QR码中的内容，并将读出内容转换成灰度图像，实现多张加密图像的无损恢复。

本发明所述的一种基于QR码的多图像加密容量提升方法，包括以下步骤：

(1)将待加密的多幅灰度图像转换成相应的QR码图像；

(2)将多幅QR码图像经过光学系统进行加密和解密；

(3)将解密后具有串扰噪声的QR码图像进行阈值处理和功能区替换；

(4)使用QR码识别设备读取QR码中的数据，并还原出原始加密图像。

其中，上述步骤(1)的具体实现过程如下：