[发明专利]基于数据容器和相位迭代恢复过程的光学图像加密方法

说明书

本发明公开了一种基于数据容器和相位迭代恢复过程的光学图像加密方法，步骤包括：1)通过基于QR码约束条件的数据容器，将待加密的字符转换成点阵图像；2)基于QR码约束条件的数据容器，经过双随机相位编码加密系统加密为强度密文图像；3)密文通过相位迭代过程恢复出解密图像，并将其重新转换成字符，解密的过程是多次的迭代过程，首先由随机或给定的预估值开始，多次迭代后，当迭代结果与密文的相关系数CC值达到阈值B时结束迭代过程，此时的迭代结果即恢复出的明文信息。本发明的方法，基于QR码约束条件的数据容器，便于数据的传输与存储，且该容器不需要第三方转换工具的支持，增强了安全性和效率，具有良好鲁棒性。

技术领域

本发明属于技术领域，涉及一种基于数据容器和相位迭代恢复过程的光学图像加密方法。

背景技术

作为一种新的、高效率的图像加密方式，光学图像加密技术己吸引了众多学者对其进行研究。Javidi和Refregier于1995年首次提出在4-f系统中利用双随机相位编码(double-random phase encoding，DRPE)技术进行图像加密的方法，之后该课题组相继提出了各种各样改进的及新的光学图像加密方法。基于DRPE的光学图像加密方法一经提出便得到了诸多研究人员的关注，该加密系统利用两块统计独立的随机相位板分别对输入平面及傅立叶频谱面上的光场进行调制，从而得到类似噪声的密文。这种系统简单易实现、可拓展性强、抗干扰能力强，但是也有一些不足之处，例如该系统是线性系统，明文与密文之间的线性关系使得该系统容易遭受选择明文、选择密文以及己知明文攻击，因此存在一定的安全隐患；图像经DRPE系统加密后的结果为复振幅分布，给密文的传输和存储造成了不便；在加密和解密的过程中，各元件需要精确对准，实际操作时难度较大；解密过程中要用到加密相位板的复共轭，增加了制造难度和成本。

针对这些问题，一些改进的及新的方案被陆续提出。一方面，DRPE及其变化与傅里叶变换的不同推广相结合，如分数傅里叶变换、菲涅耳变换、回转变换和分数Mellin变换，这些组合产生了多样化的光学图像加密方案。鉴于这些变换的线性特性，在许多方案中已经利用混沌映射(例如逻辑映射)来克服它们对常规攻击(例如选择明文攻击)的脆弱性。这些基于非线性动力学的函数是遍历的、伪随机的，并且对初始条件或控制参数敏感。另一方面，为了增强加密系统的鲁棒性或提供额外的密钥空间，各种光学加密方案将DRPE与不同的光学技术相结合，如联合变换相关器、干涉、衍射成像、重影成像、数字全息术和压缩感知等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数据容器和相位迭代恢复过程的光学图像加密方法，解决了现有技术中系统的安全性和效率难以兼顾，在传输和存储造、实际操作、制造难度和成本方面均存在不足的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于数据容器和相位迭代恢复过程的光学图像加密方法，按照以下步骤实施：

步骤1：通过基于QR码约束条件的数据容器，将待加密的字符转换成点阵图像；

步骤2：基于QR码约束条件的数据容器，经过双随机相位编码加密系统加密为强度密文图像；

步骤3：密文通过相位迭代过程恢复出解密图像，并将其重新转换成字符，

解密的过程是多次的迭代过程，首先由随机或给定的预估值开始，经过多次迭代后，当迭代结果与密文的相关系数CC值达到阈值B时结束迭代过程，此时的迭代结果即恢复出的明文信息。

本发明的有益效果是，该新型的数据容器，称之为基于QR码约束条件的数据容器，便于数据的传输与存储，且该容器不需要第三方转换工具的支持，增强了系统的安全性和效率；待加密信息经过一系列光学变换，得到的密文图像为实值函数，它与复函数相比，更加便于存储、管理和传输，且本加密系统对闭塞攻击和噪声攻击具有良好的鲁棒性。

附图说明

图1是本发明方法的密文生成流程图；